电源并联电容为何常有100倍差异?解密其背后的原因。

2024-03-27

电源上并联10uF和0.1uF,正好是100倍关系。那么,为什么不用1uF和0.1uF呢?

其实这个问题比较小众,面试中标的概率也比较小,但在实际使用时,却经常用到。

电源并联电容为何常有100倍差异?解密其背后的原因。 (https://ic.work/) 电源管理 第1张

 

隐秘的存在

说实话,刚开始听到这个问题,心里也是一激灵,这么隐秘的问题,居然也被这小伙子发现了,这小伙看问题的角度也太刁钻!但不可否认,这确实是一个不错的问题。

抱着解惑的心态,去网上搜了下,确实有一些关于这个问题的讨论。有的从滤波范围出发,有的从大小电容的高频和低频特性出发,有的是从特性阻抗出发,都有道理。

今天我们换个维度:谐振和反谐振点。

 

仿真验证

为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。

第一步:先搭个简单的滤波电路:0.1uF+10uF

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看下这个滤波电路的S21(插入损耗)曲线,如下图所示:

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这个波形,读过前一篇文章的小伙伴肯定不陌生。不晓得有没有小伙伴疑问:为什么曲线是这个样子?   下面,我们重点关注里面的谐振点和反谐振点,如下图所示:  

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谐振点,这个没啥说的。每个电容都有自己的谐振频率,早前的文章都说过。

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为什么会有反谐振?

当信号的工作频率出于两颗电容的谐振频率之间,在此频率下,谐振点1对应的电容表现为感性,谐振点2对应的电容表现为容性。这样,一个感性器件和一个容性器件并联,就形成了LC并联谐振电路。LC电路在某个频点上发生谐振,反谐振点就出现了。

搞清楚这个逻辑,我们就可以理解反谐振点出现的原因。

第二步:0.1uF+1uF

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接下来,再看一下滤波电路的S21曲线。

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相比10uF+0.1uF波形,从上图可以明显看出:

● 谐振点和反谐振点更加聚集 ● S21值(插入损耗)整体(绝对值)偏小

透过现象看本质:

● 谐振点和反谐振点聚集,说明该滤波器(1uF+0.1uF组合)的有效滤波频段比10uF+0.1uF窄,这并不是我们想要的设计。 ● 根据前文的分析,根据滤波器阻抗失配的原则,在有效滤波频段范围内,S21值越大,滤波效果越好。这样,10uF+0.1uF组合的S21是优于1uF+0.1uF组合。

总   结

今天讨论的内容比较简单,知识点也比较小。

 

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