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為什么電源上要并聯兩個10uF和兩個100nF,而不直接用一個22uF電容?

硬件攻城獅 ? 來源:硬件微講堂 ? 2023-08-14 12:12 ? 次閱讀

最近公司來了不少新人,職場老油條的我,被安排帶個實習生。實習生小伙子挺勤學好問,經常問一些問題,有些問題還挺發人深思。今天要給大家講的這個問題,我就覺得不錯,有必要聊一聊。

問題是這樣的

如下圖所示,先拋出來一道問題:“電源上并聯兩個10uF和兩個100nF,為什么不直接用一個22uF電容?這樣還可以節省PCB空間”。這個問題在實際使用時,還是會經常用到。

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能問出這個問題,說明這小伙子還是挺細心。

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仿真對比驗證

為了讓我們的驗證更有說服力,我們使用某田的在線仿真軟件SimSurfing進行驗證。

我們假定該12V電源是由Buck電路產生,而Buck電路的開關頻率為2.2MHz。為了更清楚的觀察對比效果,針對該電源,我們重點關注2M-300MHz的頻率范圍。

第一步:先搭個簡單的濾波電路:0.1uF+10uF。

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看下這個濾波電路的S21(插入損耗)曲線,如下圖所示。

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可能這樣并看不出什么。如果把電源上的兩個10uF和兩個0.1uF合并呈一顆22uF,結果會怎樣?

第二步:再搭一個濾波電路,只有22uF:

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再看下濾波電路的S21曲線。

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明顯可以看出,10uF+0.1uF的S21曲線在2M~300MHz具有更大的插入損耗。根據濾波器的阻抗失配原則,濾波電路在目標頻段內的插入損耗越大越好。

即:10uF+0.1uF在有限的頻段內具有更好的濾波效果。

第三步:再搭一個濾波電路:2x0.1uF+2x10uF。

我們再看下濾波電路的S21曲線。如下圖所示:三種方案中,在2M~300MHz范圍內,2x10uF+2x0.1uF具有最大的插入損耗,即濾波效果最好。

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總 結

問題:電源上并聯兩個10uF和兩個100nF,為什么不直接用一個22uF電容?

我們從濾波器的插入損耗的維度進行分析,在2M~300MHz目標頻段內,相對于單顆22uf電容,2x10uF+2x0.1uF這個電容組合具有更大的插入損耗,更有利于電源濾波。

其實,濾波器插入損耗只是分析這個問題的其中一個維度,還有其他解釋方法,電容頻率阻抗曲線也是一個維度。

怎么樣?一個簡短的問題,給出的回答可淺可深。如果您有不同的看法,請在評論區留言!

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原文標題:為什么電源上要并聯兩個10uF和兩個100nF,而不直接用一個22uF電容?

文章出處:【微信號:mcu168,微信公眾號:硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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