濾波電容是并聯(lián)在整流電源電路輸出端,用以降低交流脈動(dòng)波紋系數(shù)、平滑直流輸出的一種儲(chǔ)能器件在使用將交流轉(zhuǎn)換為直流供電的電子電路中,濾波電容不僅使電源直流輸出平穩(wěn),降低了交變脈動(dòng)波紋對(duì)電子電路的影響,同時(shí)還可吸收電子電路工作過程中產(chǎn)生的電流波動(dòng)和經(jīng)由交流電源串入的干擾,使得電子電路的工作性能更加穩(wěn)定。
濾波電容容值與所濾噪聲頻率的關(guān)系
去耦電容的選擇不存在與頻率的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系,理論上越大越好,但現(xiàn)實(shí)中所有器件都不是理想器件,不論何種電容,ESL、ESR都是必然存在的,于是實(shí)際電容的頻響曲線明顯呈非線性,僅在一定頻率區(qū)間內(nèi)基本符合純電容的理論計(jì)算結(jié)果,超出一定界限后就與理論值越差越遠(yuǎn),超到一定程度后甚至電容將不再是電容了,這個(gè)頻率稱“自諧振頻率”,同樣材料和制造工藝下,容量越小的電容自諧振頻率越高。所以去耦電容的選擇除了需大致考慮頻率外,還要考慮負(fù)載的情況,在一定頻率之后還得考慮電容的材料和生產(chǎn)工藝等,在此基礎(chǔ)上綜合的結(jié)果決定去耦電容的容量和種類。
通常數(shù)字電路的噪聲頻率在兆至百兆量級(jí)區(qū)間,這個(gè)區(qū)間的噪聲采用陶瓷獨(dú)石介質(zhì)的0.1uF電容就可取得合適的效果,如果負(fù)載較重或噪聲較強(qiáng),可選擇更大容量的電容或用多個(gè)電容并聯(lián),同樣容量和電容材料下,小電容并聯(lián)的效果強(qiáng)于單一大電容,頻率越高越明顯,高頻去耦則需采用大小電容并聯(lián)的方式分別對(duì)付不同頻譜的噪聲。
濾波電容選取方法
理論上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而減少(1/jwc),但由于電容兩端引腳的電感效應(yīng),這時(shí)電容應(yīng)該看成是一個(gè)LC串連諧振電路,自諧振頻率即器件的FSR參數(shù),這表示頻率大于FSR值時(shí),電容變成了一個(gè)電感,如果電容對(duì)地濾波,當(dāng)頻率超出FSR后,對(duì)干擾的抑制就大打折扣,所以需要一個(gè)較小的電容并聯(lián)對(duì)地,可以想想為什么?
原因在于小電容,SFR值大,對(duì)高頻信號(hào)提供了一個(gè)對(duì)地通路,所以在電源濾波電路中我們常常這樣理解:大電容慮低頻,小電容慮高頻,根本的原因在于SFR(自諧振頻率)值不同,當(dāng)然也可以想想為什么?
如果從這個(gè)角度想,也就可以理解為什么電源濾波中電容對(duì)地腳為什么要盡可能靠近地了。
2)那么在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,我們常常會(huì)有疑問,我怎么知道電容的SFR是多少?就算我知道SFR值,我如何選取不同SFR值的電容值呢?是選取一個(gè)電容還是兩個(gè)電容?電容的SFR值和電容值有關(guān),和電容的引腳電感有關(guān),所以相同容值的0402,0603,或直插式電容的SFR值也不會(huì)相同,當(dāng)然獲取SFR值的途徑有兩個(gè),
2>通過網(wǎng)絡(luò)分析儀直接量測(cè)其自諧振頻率,想想如何量測(cè)?S21?知道了電容的SFR值后,用軟件仿真,如RFsim99,選一個(gè)或兩個(gè)電路在于你所供電電路的工作頻帶是否有足夠的噪聲抑制比。仿真完后,那就是實(shí)際電路試驗(yàn),如調(diào)試手機(jī)接收靈敏度時(shí),LNA的電源濾波是關(guān)鍵,好的電源濾波往往可以改善幾個(gè)dB。