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用100nf電容給72Mhz時(shí)鐘信號(hào)退耦合適么?

jf_iZR6mdqV ? 來源:硬件微講堂 ? 2023-10-30 11:22 ? 次閱讀

先賢有云,人生有三境界“看山是山,看水是水;看山不是山,看水不是水;看山還是山,看水還是水?!边@三個(gè)階段,真實(shí)反應(yīng)了先賢對(duì)世事萬物認(rèn)知過程的突破進(jìn)階過程。而作為一名硬件開發(fā)人員,對(duì)硬件技術(shù)的認(rèn)知,最近也發(fā)現(xiàn)有 了一定的提升。

一個(gè)面試題

先拋出來一個(gè)面試題:用100nf的電容濾除72MHz干擾時(shí)鐘信號(hào),是否合適?先思考下。

電容的等效模型

低頻時(shí),瓷片電容 就是一顆電容。

f2481158-76d1-11ee-939d-92fbcf53809c.png

高頻時(shí),它就不僅僅一顆電容,而是電感L、電阻R、電容C的復(fù)合體。

f2535888-76d1-11ee-939d-92fbcf53809c.png

電容頻率阻抗曲線的解讀

下面實(shí)際看下電容EMK042BJ332MC(Taiyo)的頻率特性曲線,在曲線中分別用不同顏色標(biāo)注了幾種曲線。

f25de6b8-76d1-11ee-939d-92fbcf53809c.png

1、深藍(lán)色曲線為電容的ESR;

2、綠色曲線為電容(理想模型)的阻抗頻率曲線;

3、天藍(lán)色曲線為電容的ESL;

4、粉紅色曲線為電容(實(shí)際模型)的阻抗頻率曲線;

5、紅色直線為電容的自諧振頻率f0。

6、當(dāng)頻率ff0時(shí),電容呈感性。

7、在電容的理想模型下,是不存在ESR和ESL,所以|Z|=1/wC=1/2πfC;

8、在電容的實(shí)際模型下,電容相當(dāng)于LCR的串聯(lián),所以ESR和ESL都要考慮,Z=R+j(wL-1/wC);

9、當(dāng)電容處在諧振頻率點(diǎn)時(shí),電容的感抗和容抗相互抵消,此時(shí)阻抗最小,|Z|=ESR。

揭曉問題答案

針對(duì)文章開頭拋出來的面試題,結(jié)合上面的描述,我們一起看下100nf電容的阻抗頻率特性曲線。下圖是TaiyoJMK063BJ104KP-F(100nf),從曲線中可以看出,自諧振頻率為30MHz,此時(shí)的ESR為21.6mΩ。

當(dāng)時(shí)鐘頻率在72MHz時(shí),此時(shí)的工作頻率已遠(yuǎn)超出100nf的自諧振頻率,此時(shí)已經(jīng)是呈感性。原則上講,此時(shí)的電容已經(jīng)不再是電容,而是電感!這里就如同文章開頭講的:看山不是山,看水不是水。這里再用100nf做退耦,已經(jīng)不合適。

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那我們更深一步,用多大的電容才合適呢?

下面再看下UMK063BJ104KP-F(10nf Taiyo),從曲線中可以看出自諧振頻率為109MHz,ESR=84mΩ。當(dāng)工作頻率為72MHz時(shí),仍未超過自諧振頻率,電容仍表現(xiàn)為容性,可以起到退耦作用。

所以用小于或等于10nf的電容,濾除72MHz的干擾時(shí)鐘信號(hào)比較合適。

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本文轉(zhuǎn)載自硬件微講堂

審核編輯:湯梓紅

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原文標(biāo)題:用100nf電容給72Mhz時(shí)鐘信號(hào)退耦合適么?

文章出處:【微信號(hào):電子設(shè)計(jì)聯(lián)盟,微信公眾號(hào):電子設(shè)計(jì)聯(lián)盟】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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