Можно ли отфильтровать шум источника питания, используя конденсатор с резонансной частотой, совпадающей с частотой шума?

В конкретном примере перед вами, если...

а) источник питания имеет узкополосный шум 61 МГц и
б) ваш конденсатор имеет SRF 61 МГц

тогда да, этот конденсатор в шунте обеспечит хорошее снижение шумового напряжения и, вероятно, лучшее, что вы можете получить для одного дешевого компонента.

Однако SRF конденсаторов, а вместе с ними и частота режекции, плохо контролируются. Поскольку это зависит от остаточного параметра, индуктивности, оно может измениться. Поскольку этот параметр является плохим, производители постоянно пытаются его улучшить и могут улучшать только между партиями. Разные производители могут добиться разной индуктивности в деталях, которые выглядят одинаково. Это означает, что SRF не является ни согласованным для разных источников, ни даже надежным для одного источника.

Использование режекторного фильтра для улучшения источника питания работает только в том случае, если присутствует одна частота шума, и она согласуется во всех примерах. Если это широкополосный канал, или он меняется со временем или между источниками питания, то отсечка с фиксированной частотой бесполезна.

Один компонент шунта будет иметь только определенную глубину затухания. Если вам нужно больше, вам все равно придется построить фильтр большего размера.

Нужно спроектировать и построить фильтр нижних частот из нескольких компонентов. Выберите их с SRF намного выше самой высокой интересующей частоты, чтобы, если (когда) эти SRF изменятся, они не повлияли существенно на производительность фильтра. Разработайте фильтр так, чтобы он имел полосу задерживания, охватывающую все потенциальные проблемные частоты, с полосой задерживания, достаточно глубокой, чтобы она оставалась чистой при нагрузке.

Теоретически это сработает...

Однако на практике SRF зависит от индуктивности и емкости, как вы, несомненно, знаете.

X7R и аналогичные диэлектрики имеют вариации емкости YUGE. Даже C0G будет иметь допуск в несколько %.

Индуктивность зависит от монтажа, переходных отверстий, дорожек, толщины печатной платы, а также будет меняться, если крышка припаяна на 100% прямо или немного с перекосом... Вы можете приблизительно оценить индуктивность, взглянув на разводку, но будет большой запас по ошибка (как минимум 20%).

Таким образом, на практике SRF установленной крышки будет варьироваться между печатными платами в вашей партии, она никогда не приземлится именно там, где вы хотите.

Если ваша шина питания звонит, это означает, что развязка была плохо спроектирована, вам нужно проверить ее с помощью сетевого анализатора (или смоделировать ее с помощью соответствующих моделей). Скорее всего, есть 2 конденсатора или 2 группы конденсаторов одинакового номинала, которые не имеют достаточного ESR и, таким образом, создают незатухающий LC-бак с их монтажной индуктивностью. Один из колпачков может быть спрятан внутри чипа/MOSFET/диода/что-то еще, или это может быть ваша межплоскостная емкость. Звонок также может быть вызван сильным драйвером ввода-вывода, управляющим дорожками или проводами, которые звонят, а затем микросхема получает этот вызывной ток от источника питания. Это может быть операционный усилитель, который становится нестабильным и вносит шум в источник питания. Звон также может быть артефактом того, как вы проверяете шину питания. Множество возможных причин... которые вам нужно сузить.

Если вам нужна помощь с этим, не стесняйтесь задавать еще один вопрос с макетом, схемами, трассировками области и т. Д.

Смоделируйте это в Spice. В частности, сравните конденсаторы 0,1 мкФ и 1 мкФ, оба в одном корпусе (скажем, 0603).

Вы обнаружите, что конденсатор емкостью 1 мкФ имеет SRF примерно в ~3,16 (sqrt(10)) раз ниже, потому что индуктивность (приблизительно) одинакова для разных конденсаторов в одном корпусе.

Тем не менее, вы также обнаружите, что конденсатор емкостью 1 мкФ по-прежнему имеет такое же или более низкое ESR на SRF меньшего конденсатора (а также гораздо более низкое ESR на более низких частотах). Здесь нет ничего особенного в резонансе - у вас есть маленький и большой конденсатор, оба последовательно с одинаковой эффективной индуктивностью, которая примерно в одинаковой степени ограничивает их высокочастотные характеристики.

Так что нет, вы ничего не получите, «настроив» конденсатор на шум. Просто выберите наименьший корпус, который вы можете, и наибольшую стоимость, доступную в этом пакете, с учетом соображений стоимости/производства/номинального напряжения. (И не забудьте также обратить внимание на снижение номинала смещения постоянного тока — оно может быть огромным, когда вы приближаетесь к максимальному напряжению!)

Углы того, что доступно, например, 4,7 мкФ в размере 0201, вероятно, не то, что вам нужно большую часть времени, и 220 мкФ в 1206; оба они являются специальными частями.

Тем не менее, практически не бывает ситуаций, в которых 1 мкФ в 0603 будет работать хуже при обходе, чем 0,1 мкФ в 0603, если оба соответствуют вашим спецификациям напряжения. Вы бы выбрали только 0,1 мкФ для (незначительной) экономии средств или для сохранения позиции в спецификации.