10uF的电容能滤除什么频率的电源纹波?

Reference

《高速电路设计实践》 王剑宇 苏颖 著 电子工业出版社、中国工信出版集团

问题:10uF的电容能滤除什么频率的电源纹波?

在高速电路设计当中,经常使用电容为射频器件的电源供电电路滤波。而在高频环境下,电容应该是由ESL,ESR与电容本身组合而成的分立电路。低频信号通过电容的时候,电容本身的容性特征较为明显,随着频率升高,容性阻抗变得越来越小,感性阻抗变得越来越大。频率继续升高,电容可能完全表现出感性。中间发生串联谐振的频点,就可以认为是滤波电容工作的中心频点。也就是说滤波频点的求解可以表达为:
\[ F = \frac{1}{2 \pi \sqrt{ESL \cdot C}} \]

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如上图所示,在谐振频点处,电容的电抗表现为ESR的值。

容值本身是好确定的,ESL与电容的封装和类型有关,比如说电容的尺寸,电容本身的构成都会有影响。以贴片陶瓷电容为例,其ESL可以表达为如下各项:

封装尺寸020104020603080512060612
ESL(pH)400550700800125063

0612的封装的电容长边为焊接边,连接PCB上的焊盘,形状如下,ESL的值比较特殊。很小的ESL值使得其更加适用于滤除高频噪声。

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回到问题,10uF的电容能滤除多大频率的电源纹波。首先,如果采用使用最为广泛的0402尺寸的陶瓷贴片电容,谐振频点应该为2.15MHz左右。

posted on 2019-08-21 21:54  luckfyzh 阅读( ...) 评论( ...) 编辑 收藏

转载于:https://www.cnblogs.com/lafiizh/p/11391469.html

### 滤波电路中固态电容与电解电容的选择及优缺点比较 #### 固态电容的特点及其适用场景 固态电容相较于传统电解电容,在多个方面表现出显著优势。这类电容采用固体导电材料作为阴极,而非液体电解质,因此具备更长的使用寿命和更高的稳定性。对于滤波应用而言,固态电容能够提供更低的ESR(等效串联电阻),这意味着其可以在较高频率下保持良好的滤波效果[^1]。 ```python # 计算不同类型的电容在特定频率下的阻抗特性 import numpy as np def calculate_impedance(capacitance, frequency): omega = 2 * np.pi * frequency impedance = 1 / (omega * capacitance) return impedance capacitance_solid = 10e-6 # 假设固态电容容量为10uF frequency_range = np.linspace(100, 1e6, num=1000) impedances_solid = [calculate_impedance(capacitance_solid, f) for f in frequency_range] print(f"固态电容({capacitance_solid} F)在{min(frequency_range)} Hz到{max(frequency_range)} Hz范围内阻抗变化情况:") for freq, imp in zip([f"{int(freq)}Hz" for freq in frequency_range], impedances_solid): print(f"At {freq}: Impedance is approximately {-np.round(np.log10(abs(imp)), decimals=2)} Ohms") ``` #### 铝电解电容的特点及其适用场景 相比之下,铝电解电容虽然体积较大且寿命相对较短,但在处理低频大电流条件下表现优异。特别是在电源滤波环节,铝电解电容可以承受较大的纹波电流并维持较低的成本效益比率。然而,随着工作环境温度升高或时间推移,这些组件可能会逐渐老化失效[^2]。 #### 综合考虑因素 当决定选用哪种类型的电容用于滤波时,需综合考量以下几个重要因素: - **应用场景**:如果目标是在高频环境下实现高效能滤波,则应优先选择固态电容;而对于需要应对更大负载波动以及成本敏感型项目来说,传统的铝电解电容可能是更好的选项。 - **空间限制**:考虑到PCB布局设计的空间约束条件,小型化但高性能的固态解决方案往往更具吸引力。 - **预算控制**:尽管固态电容通常价格更高一些,但从长远来看,由于其较长的服务周期和服务质量保障,可能反而会带来经济效益上的回报。 综上所述,在具体实施过程中应当依据实际需求权衡利弊来做出最合适的选择[^3]。
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