濾波電容是并聯在整流電源電路輸出端,用以降低交流脈動波紋系數、平滑直流輸出的一種儲能器件在使用將交流轉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,降低了交變脈動波紋對電子電路的影響,同時還可吸收電子電路工作過程中產生的電流波動和經由交流電源串入的干擾,使得電子電路的工作性能更加穩定。
濾波電容容值與所濾噪聲頻率的關系
去耦電容的選擇不存在與頻率的精確對應關系,理論上越大越好,但現實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,于是實際電容的頻響曲線明顯呈非線性,僅在一定頻率區間內基本符合純電容的理論計算結果,超出一定界限后就與理論值越差越遠,超到一定程度后甚至電容將不再是電容了,這個頻率稱“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,還要考慮負載的情況,在一定頻率之后還得考慮電容的材料和生產工藝等,在此基礎上綜合的結果決定去耦電容的容量和種類。
通常數字電路的噪聲頻率在兆至百兆量級區間,這個區間的噪聲采用陶瓷獨石介質的0.1uF電容就可取得合適的效果,如果負載較重或噪聲較強,可選擇更大容量的電容或用多個電容并聯,同樣容量和電容材料下,小電容并聯的效果強于單一大電容,頻率越高越明顯,高頻去耦則需采用大小電容并聯的方式分別對付不同頻譜的噪聲。
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,這時電容應該看成是一個LC串連諧振電路,自諧振頻率即器件的FSR參數,這表示頻率大于FSR值時,電容變成了一個電感,如果電容對地濾波,當頻率超出FSR后,對干擾的抑制就大打折扣,所以需要一個較小的電容并聯對地,可以想想為什么?
原因在于小電容,SFR值大,對高頻信號提供了一個對地通路,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,當然也可以想想為什么?
如果從這個角度想,也就可以理解為什么電源濾波中電容對地腳為什么要盡可能靠近地了。
2)那么在實際的設計中,我們常常會有疑問,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?是選取一個電容還是兩個電容?電容的SFR值和電容值有關,和電容的引腳電感有關,所以相同容值的0402,0603,或直插式電容的SFR值也不會相同,當然獲取SFR值的途徑有兩個,
2>通過網絡分析儀直接量測其自諧振頻率,想想如何量測?S21?知道了電容的SFR值后,用軟件仿真,如RFsim99,選一個或兩個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,那就是實際電路試驗,如調試手機接收靈敏度時,LNA的電源濾波是關鍵,好的電源濾波往往可以改善幾個dB。