电源上为什么用大小电容并联来滤波?

原创 硬件微讲堂 2022-06-20 07:07

▼关注公众号:硬件微讲堂▼

大家好,我是硬件微讲堂。这是我的第38篇原创文章。为避免错过干货知识,欢迎关注公众号加入免费技术交流群,抱团取暖,共同进步!

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。


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。



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。


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。



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。


于频率阻抗曲线的解读,在用100nf电容给72Mhz时钟信号退耦合适么?》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!


加入技术交流群,公众号主菜单点击“我要加群” 或者 回复关键字“加群”!

硬件微讲堂 分享硬件开发技术、面试经验,让每一步精进都有迹可循!
评论
  •         在上文中,我们介绍了IEEE 802.3cz[1]协议提出背景,旨在定义一套光纤以太网在车载领域的应用标准,并介绍了XMII以及PCS子层的相关机制,在本篇中,将围绕IEEE 802.3cz-MultiGBASE-AU物理层的两个可选功能进行介绍。EEE功能        节能以太网(Energy-Efficient Ethernet)是用于在网络空闲时降低设备功耗的功能,在802.3cz的定义中,链
    经纬恒润 2024-12-19 18:47 39浏览
  • 沉寂已久的无人出租车赛道,在2024年突然升温了。前脚百度旗下萝卜快跑,宣布无人驾驶单量突破800万单;后脚特斯拉就于北京时间10月11日上午,召开了以“We,Robot”为主题的发布会,公布了无人驾驶车型Cybercab和Robovan,就连低调了好几个月的滴滴也在悄悄扩编,大手笔加码Robotaxi。不止是滴滴、百度、特斯拉,作为Robotaxi的重磅选手,文远知行与小马智行,也分别在10月份先后启动美股IPO,极氪也在近日宣布,其与Waymo合作开发的无人驾驶出行汽车将大规模量产交付,无人
    刘旷 2024-12-19 11:39 123浏览
  • //```c #include "..\..\comm\AI8051U.h"  // 包含头文件,定义了硬件寄存器和常量 #include "stdio.h"              // 标准输入输出库 #include "intrins.h"         &n
    丙丁先生 2024-12-20 10:18 54浏览
  • ​本文介绍PC电脑端运行VMware环境下,同时烧录固件检测不到设备的解决方法。触觉智能Purple Pi OH鸿蒙开发板演示,搭载了瑞芯微RK3566芯片,类树莓派设计,Laval官方社区主荐,已适配全新OpenHarmony5.0 Release系统!PC端烧录固件时提示没有发现设备按照各型号烧录手册中进入loader模式的操作方法,让开发板连接到PC端。正常来说开发板烧录时会显示“发现一个LOADER设备”,异常情况下,会提示“没有发现设备”,如下图所示: 解决步骤当在烧录系统固
    Industio_触觉智能 2024-12-18 18:07 78浏览
  •         不卖关子先说感受,真本书真是相见恨晚啊。字面意思,见到太晚了,我刚毕业或者刚做电子行业就应该接触到这本书的。我自己跌跌撞撞那么多年走了多少弯路,掉过多少坑,都是血泪史啊,要是提前能看到这本书很多弯路很多坑都是可以避免的,可惜这本书是今年出的,羡慕现在的年轻人能有这么丰富完善的资料可以学习,想当年我纯靠百度和论坛搜索、求助啊,连个正经师傅都没有,从软件安装到一步一布操作纯靠自己瞎摸索,然后就是搜索各种教程视频,说出来都是泪啊。  &
    DrouSherry 2024-12-19 20:00 48浏览
  • 耳机虽看似一个简单的设备,但不仅只是听音乐功能,它已经成为日常生活和专业领域中不可或缺的一部分。从个人娱乐到专业录音,再到公共和私人通讯,耳机的使用无处不在。使用高质量的耳机不仅可以提供优良的声音体验,还能在长时间使用中保护使用者听力健康。耳机产品的质量,除了验证产品是否符合法规标准,也能透过全面性的测试和认证过程,确保耳机在各方面:从音质到耐用性,再到用户舒适度,都能达到或超越行业标准。这不仅保护了消费者的投资,也提升了该公司在整个行业的产品质量和信誉!客户面临到的各种困难一家耳机制造商想要透
    百佳泰测试实验室 2024-12-20 10:37 86浏览
  • 汽车驾驶员监控系统又称DMS,是一种集中在车辆中的技术,用于实时跟踪和评估驾驶员状态及驾驶行为。随着汽车产业智能化转型,整合AI技术的DMS逐渐成为主流,AI模型通过大量数据进行持续训练,使得驾驶监控更加高效和精准。 驾驶员监测系统主要通过传感器、摄像头收集驾驶员的面部图像,定位头部姿势、人脸特征及行为特征,并通过各种异常驾驶行为检测模型运算来识别驾驶员的当前状态。如果出现任何异常驾驶行为(如疲劳,分心,抽烟,接打电话,无安全带等),将发出声音及视觉警报。此外,驾驶员的行为数据会被记录
    启扬ARM嵌入式 2024-12-20 09:14 42浏览
  • 百佳泰特为您整理2024年12月各大Logo的最新规格信息。——————————USB▶ 百佳泰获授权进行 USB Active Cable 认证。▶ 所有符合 USB PD 3.2 标准的产品都有资格获得USB-IF 认证——————————Bluetooth®▶ Remote UPF Testing针对所有低功耗音频(LE Audio)和网格(Mesh)规范的远程互操作性测试已开放,蓝牙会员可使用该测试,这是随时测试产品的又一绝佳途径。——————————PCI Express▶ 2025年
    百佳泰测试实验室 2024-12-20 10:33 52浏览
  • 随着工业自动化和智能化的发展,电机控制系统正向更高精度、更快响应和更高稳定性的方向发展。高速光耦作为一种电气隔离与信号传输的核心器件,在现代电机控制中扮演着至关重要的角色。本文将详细介绍高速光耦在电机控制中的应用优势及其在实际工控系统中的重要性。高速光耦的基本原理及优势高速光耦是一种光电耦合器件,通过光信号传递电信号,实现输入输出端的电气隔离。这种隔离可以有效保护电路免受高压、电流浪涌等干扰。相比传统的光耦,高速光耦具备更快的响应速度,通常可以达到几百纳秒到几微秒级别的传输延迟。电气隔离:高速光
    晶台光耦 2024-12-20 10:18 75浏览
  • By Toradex秦海1). 简介为了保证基于 IEEE 802.3 协议设计的以太网设备接口可以互相兼容互联互通,需要进行 Ethernet Compliance 一致性测试,相关的技术原理说明请参考如下文章,本文就不赘述,主要展示基于 NXP i.MX8M Mini ARM 处理器平台进行 1000M/100M/10M 以太网端口进行一致性测试的测试流程。https://www.toradex.com
    hai.qin_651820742 2024-12-19 15:20 102浏览
  • 在强调可移植性(portable)的年代,人称「二合一笔电」的平板笔电便成为许多消费者趋之若鹜的3C产品。说到平板笔电,不论是其双向连接设计,面板与键盘底座可分离的独特功能,再加上兼具笔电模式、平板模式、翻转模式及帐篷模式等多种使用方式,让使用者在不同的使用情境下都能随意调整,轻巧灵活的便利性也为多数消费者提供了绝佳的使用体验。然而也正是这样的独特设计,潜藏着传统笔电供货商在产品设计上容易忽视的潜在风险。平板笔电Surface Pro 7+ 的各种使用模式。图片出处:Microsoft Comm
    百佳泰测试实验室 2024-12-19 17:40 145浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦