本文從電容濾除噪聲來說。假設PCB板A處的IC芯片工作狀態改變了,導致該區域電流出現變化,電流的變化勢必在其附近引起一個電壓變化,也即電壓噪聲。
如圖1所示,當電流發生變化時,電壓噪聲會向四周傳播,當傳輸到電容所在位置時,電容感知電壓噪聲,然后做出補償,補償電流幅值與噪聲電流相反。表達式如下(這里假設為均勻介質):
其中v為信號在介質中傳播速度,f為電容諧振頻率(由于電容在其諧振頻率上濾波效果最好,所以這里計算時,以諧振頻率計算),R為電容與芯片擾動之間的距離,l表示擾動傳到電容之后,繼續傳播的距離,Loss為介質損耗(db/m)。
當電容的補償電流到達A處的擾動時,擾動電流和補償電流符號相反時,才有補償作用,否則兩者疊加,則會加強噪聲。
從上面推到公式可以看出,當0
假設有一個1nF電容,其在PCB上安裝電感以及其寄生電感感值總和為2nH,可以計算器諧振頻率為139MHz,假設介質介電常數為4,則v=1.5*10^8m/s。可以計算其波長為1.08m=42.4inch,所以四分之一波長約為10.5inch左右,這個值非常大。當取1/40波長時,濾波半徑約為1inch,1nF的電容濾波半徑還是比較大的,更大的電容,一般諧振頻率更低,具有更大的濾波半徑。
從計算可以看到,電容濾波半徑一般比較大,可能是因為這個原因,所以在設計PCB板時,比較少的提起濾波半徑的概念。一般用大電容靠近電源模塊輸出端口,也可以從濾波半徑考慮,但是由于濾波半徑一般比較大,所以從防止過沖和電源電壓突變解釋更合理。
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