10uF的電容能濾除什么頻率的電源紋波?


Reference

《高速電路設計實踐》 王劍宇 蘇穎 著 電子工業出版社、中國工信出版集團

問題:10uF的電容能濾除什么頻率的電源紋波?

在高速電路設計當中,經常使用電容為射頻器件的電源供電電路濾波。而在高頻環境下,電容應該是由ESL,ESR與電容本身組合而成的分立電路。低頻信號通過電容的時候,電容本身的容性特征較為明顯,隨着頻率升高,容性阻抗變得越來越小,感性阻抗變得越來越大。頻率繼續升高,電容可能完全表現出感性。中間發生串聯諧振的頻點,就可以認為是濾波電容工作的中心頻點。也就是說濾波頻點的求解可以表達為:

\[F = \frac{1}{2 \pi \sqrt{ESL \cdot C}} \]

如上圖所示,在諧振頻點處,電容的電抗表現為ESR的值。

容值本身是好確定的,ESL與電容的封裝和類型有關,比如說電容的尺寸,電容本身的構成都會有影響。以貼片陶瓷電容為例,其ESL可以表達為如下各項:

封裝尺寸 0201 0402 0603 0805 1206 0612
ESL(pH) 400 550 700 800 1250 63

0612的封裝的電容長邊為焊接邊,連接PCB上的焊盤,形狀如下,ESL的值比較特殊。很小的ESL值使得其更加適用於濾除高頻噪聲。

回到問題,10uF的電容能濾除多大頻率的電源紋波。首先,如果采用使用最為廣泛的0402尺寸的陶瓷貼片電容,諧振頻點應該為2.15MHz左右。


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