先賢有云,人生有三境界“看山是山,看水是水;看山不是山,看水不是水;看山還是山,看水還是水。”這三個階段,真實反應了先賢對世事萬物認知過程的突破進階過程。而作為一名硬件開發人員,對硬件技術的認知,最近也發現有 了一定的提升。
一個面試題
先拋出來一個面試題:用100nf的電容濾除72MHz干擾時鐘信號,是否合適?先思考下。
電容的等效模型
低頻時,瓷片電容 就是一顆電容。
高頻時,它就不僅僅一顆電容,而是電感L、電阻R、電容C的復合體。
電容頻率阻抗曲線的解讀
下面實際看下電容EMK042BJ332MC(Taiyo)的頻率特性曲線,在曲線中分別用不同顏色標注了幾種曲線。
1、深藍色曲線為電容的ESR;
2、綠色曲線為電容(理想模型)的阻抗頻率曲線;
3、天藍色曲線為電容的ESL;
4、粉紅色曲線為電容(實際模型)的阻抗頻率曲線;
5、紅色直線為電容的自諧振頻率f0。
6、當頻率f
7、在電容的理想模型下,是不存在ESR和ESL,所以|Z|=1/wC=1/2πfC;
8、在電容的實際模型下,電容相當于LCR的串聯,所以ESR和ESL都要考慮,Z=R+j(wL-1/wC);
9、當電容處在諧振頻率點時,電容的感抗和容抗相互抵消,此時阻抗最小,|Z|=ESR。
揭曉問題答案
針對文章開頭拋出來的面試題,結合上面的描述,我們一起看下100nf電容的阻抗頻率特性曲線。下圖是TaiyoJMK063BJ104KP-F(100nf),從曲線中可以看出,自諧振頻率為30MHz,此時的ESR為21.6mΩ。
當時鐘頻率在72MHz時,此時的工作頻率已遠超出100nf的自諧振頻率,此時已經是呈感性。原則上講,此時的電容已經不再是電容,而是電感!這里就如同文章開頭講的:看山不是山,看水不是水。這里再用100nf做退耦,已經不合適。
那我們更深一步,用多大的電容才合適呢?
下面再看下UMK063BJ104KP-F(10nf Taiyo),從曲線中可以看出自諧振頻率為109MHz,ESR=84mΩ。當工作頻率為72MHz時,仍未超過自諧振頻率,電容仍表現為容性,可以起到退耦作用。
所以用小于或等于10nf的電容,濾除72MHz的干擾時鐘信號比較合適。
本文轉載自硬件微講堂
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:用100nf電容給72Mhz時鐘信號退耦合適么?
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