本文從電容濾除噪聲來說。假設(shè)PCB板A處的IC芯片工作狀態(tài)改變了,導(dǎo)致該區(qū)域電流出現(xiàn)變化,電流的變化勢(shì)必在其附近引起一個(gè)電壓變化,也即電壓噪聲。
如圖1所示,當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí),電壓噪聲會(huì)向四周傳播,當(dāng)傳輸?shù)诫娙菟谖恢脮r(shí),電容感知電壓噪聲,然后做出補(bǔ)償,補(bǔ)償電流幅值與噪聲電流相反。表達(dá)式如下(這里假設(shè)為均勻介質(zhì)):
其中v為信號(hào)在介質(zhì)中傳播速度,f為電容諧振頻率(由于電容在其諧振頻率上濾波效果最好,所以這里計(jì)算時(shí),以諧振頻率計(jì)算),R為電容與芯片擾動(dòng)之間的距離,l表示擾動(dòng)傳到電容之后,繼續(xù)傳播的距離,Loss為介質(zhì)損耗(db/m)。
當(dāng)電容的補(bǔ)償電流到達(dá)A處的擾動(dòng)時(shí),擾動(dòng)電流和補(bǔ)償電流符號(hào)相反時(shí),才有補(bǔ)償作用,否則兩者疊加,則會(huì)加強(qiáng)噪聲。
從上面推到公式可以看出,當(dāng)0
假設(shè)有一個(gè)1nF電容,其在PCB上安裝電感以及其寄生電感感值總和為2nH,可以計(jì)算器諧振頻率為139MHz,假設(shè)介質(zhì)介電常數(shù)為4,則v=1.5*10^8m/s。可以計(jì)算其波長(zhǎng)為1.08m=42.4inch,所以四分之一波長(zhǎng)約為10.5inch左右,這個(gè)值非常大。當(dāng)取1/40波長(zhǎng)時(shí),濾波半徑約為1inch,1nF的電容濾波半徑還是比較大的,更大的電容,一般諧振頻率更低,具有更大的濾波半徑。
從計(jì)算可以看到,電容濾波半徑一般比較大,可能是因?yàn)檫@個(gè)原因,所以在設(shè)計(jì)PCB板時(shí),比較少的提起濾波半徑的概念。一般用大電容靠近電源模塊輸出端口,也可以從濾波半徑考慮,但是由于濾波半徑一般比較大,所以從防止過沖和電源電壓突變解釋更合理。
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