硬件微讲堂
认证:优质创作者
所在专题目录 查看专题
面试题:共模电感上的共模信号能量最终去哪里了?
同步Buck芯片的自举电容原理解析
为什么有些Buck电路没有自举电容?
纯干货!DC-DC的电感计算公式推导过程!
电源上为什么用大小电容并联来滤波?
电源上并联大小电容,为啥经常是100倍关系?
作者动态 更多
电源上并联大小电容,为啥经常是100倍关系?
1星期前
电源上为什么用大小电容并联来滤波?
2星期前
纯干货!DC-DC的电感计算公式推导过程!
06-05 21:23
PCB板上的晶体的激励功率过大,如何调整?
05-30 00:22
#征文#PCB板上的晶体不起振,为啥?如何调整?
05-15 22:17

电源上为什么用大小电容并联来滤波?

大家好,我是硬件微讲堂。这是在电子星球的第24篇原创文章。为避免错过干货内容,一定记得点赞、收藏、分享哟。加微信hardware_lecture(备注:电子星球)进群沟通交流。

最近公司来了不少新人,我作为一个老油条,被安排带一个实习生。大概聊了下,这小伙子底子还行。虽然经常会问一些初级问题,但有些问题还是很发人深思的。前两天就问了一个问题,我觉得不错,有必要聊一聊。

1、一道问题

如下图所示,先抛出来一道问题:“电源上并联两个10uF和两个100nF,为什么不直接用一个22uF电容这样还可以节省PCB空间”。这个问题比较小众,面试中标的概率比较小,但实际使用时却经常用到。

2、题外话

能问出这个问题,说明这小伙子确实是刚入行不久,同时又具有批判精神。

为什么这么说呢?

一般而言,工作过几年的工程师,要么是已经搞得很清楚,要么是对这种小细节,已经视而不见,直接忽视。相比后者,我更欣赏这小伙子的细心。

3、仿真对比验证

有的小伙伴可能会提到电容的频率阻抗曲线,今天我们不聊这方面,我们从滤波器的S参数维度来分析这个问题。

了让我们的验证更有说服力,我们使用村田的在线仿真软件SimSurfing进行验证。

我们假定该12V电源是由Buck电路产生,而Buck电路的开关频率为2.2MHz。为了更清楚的观察对比效果,针对该电源,我们重点关注2M-300MHz的频率范围。

第一步:先搭个简单的滤波电路:0.1uF+10uF。

看下这个滤波电路的S21(插入损耗)曲线,如下图所示。

可能这样并看不出什么。如果把电源上的两个10uF和两个0.1uF合并呈一颗22uF,结果会怎样?

第二步:再搭一个滤波电路,只有22uF:

再看下滤波电路的S21曲线。

明显可以看出,10uF+0.1uF的S21曲线在2M~300MHz具有更大的插入损耗。根据滤波器的阻抗失配原则,滤波电路在目标频段内的插入损耗越大越好。

即:10uF+0.1uF在有限的频段内具有更好的滤波效果。

第三步:再搭一个滤波电路:2x0.1uF+2x10uF。

我们再看下滤波电路的S21曲线。如下图所示:三种方案中,在2M~300MHz范围内,2x10uF+2x0.1uF具有最大的插入损耗,即滤波效果最好。

4、总 结   

今天讨论的内容比较简单,知识点也比较小。

问题:电源上并联两个10uF和两个100nF,为什么不直接用一个22uF电容?

本次讨论是从滤波器的插入损耗的维度进行分析,在2M~300MHz目标频段内,相对于单颗22uf电容,2x10uF+2x0.1uF这个电容组合具有更大的插入损耗,更有利于电源滤波。

其实,滤波器插入损耗只是分析这个问题的其中一个维度,还有其他解释方法,电容频率阻抗曲线也是一个维度。

关于频率阻抗曲线的解读,在《用100nf电容滤除72Mhz干扰时钟信号,这合适么?》文章有详细的描述,小伙伴点击链接,就可以跳转到文章。

怎么样?一个简短的问题,给出的回答可浅可深。我的助攻只能到这里,能否晋升到陆地神仙境一剑开天门,就看你的造化了!

关注“硬件微讲堂”,硬件路上不慌张!

声明:本内容为作者独立观点,不代表电子星球立场。未经允许不得转载。授权事宜与稿件投诉,请联系:editor@netbroad.com
觉得内容不错的朋友,别忘了一键三连哦!
赞 9
收藏 10
关注 180
成为作者 赚取收益
全部留言
0/200
  • chhe008 2星期前
    不错,作者分析得较完整,高频与低频都得到了很好的抑制! 在实际应用中也是如此!
    回复
  • chenyankun 2星期前
    问题很小众化,却引人深思
    回复