原创 去耦电容救场

2020-3-21 16:51 2964 24 10 分类: 模拟 文集: 高频电路
去耦电容,旁路电容,有人说一样,有人说不一样。不它是什么吧,就是IC的VDD端接地的一个“0.1uF”的小电容。为什么说是0.1uF呢,因为这个值都快成为去耦电容的标签了。有很多文章都解释过去耦电容,而且0.1uF并不是万能的,这点我是很同意的。但是不用104会造成什么影响呢?新进的工程师可能没有直观印象,下面我就讲一个我自己的例子——当然是错误的,加深印象。
以前的一个产品,直接点说就是一个无线大喇叭,用UHF频段接收无线语音数据然后扩音。原理很简单,做起来应该也很容易。注意应该这个词,现在随着工作年限的增长,什么电路都不敢说100%好用,什么鬼情况都有,吓怕了都。产品的要求就是两点:声音大,距离远。一般都说这个好办,放大音频信号,用大的音频功放,大音腔的喇叭,大功率的射频功放,高增益天线。但是,这些都不可能。成型的外壳,再改模具?用电池供电,再改适配器供电?好吧,好吧,每个错误都有一大堆理由,但也是无奈。
初步定1W的无线功放,4欧7W自带生压功能的D类功放,分别测试发现声音还是距离都可以,开始合在一起做板。量产品电路板一般也不允许用超过2层板的,毕竟成本要求,所以各种各样的问题都会出现,暂且不论EMC。然后开始测试,发现崩溃的现象。接收信号时,喇叭正常发声都没问题,但是发送无线信号时,音频D类功放冒烟了——烧毁。
开始做以下测试:
1.发射无线信号时D类功放还是一样轻烟渺渺。无线接收时,最大声D类功放都没事。
2.还以喇叭功放不匹配,换高电阻喇叭,还是一样。只要无线发送信号,到后来不接喇叭都烧。
看着手里的D类功放在逐渐减少,也不能再继续破坏性的实验了。先抱怨几句给的资源太有限(减压必备),冷静下来仔细想想。看来是跟无线发送信号和D类功放有关系了。降低无线发射功率,就没事了。那就是无线功放的谐波随着电源进入到D类功放内部,导致功放自激。看来下D类功放的Datasheet,果然D类功放没有过流保护。
剩下的就是解决方法了,重新画板,重新布局,射频部分离音频部分隔离。当然不可能了,都是钱啊。那就看看如何降低射频部分的耦合性。重新看一下短路,D类功放的去耦电容有两个,一个100uF(毕竟要求声音大,储能用),一个0.1uF(就它),越看它越变扭。改成100pF之后,再测试就一切风平浪静了。
其实也很简单,对于射频来说,电容不光是个容值(集总参数),还有其他一些部分,叫分布参数。就像下图中的高频模型,毕竟焊接点什么的都不能光理解为0欧的导线了。
                                                                      
这些内容就不说了,地球人都知道了。虽然是个模型,但是也能反映出,在电容的高频模型下,相当于一个RLC的谐振电路。理想的电容自然会随着频率的增高,阻抗会一直降低。但在高频部分就不会了。下图就是0.1uF电容0603封装的频率特性曲线,参照《360°详解去耦电容,真正的理解及在真正的工程中的应用》一文。 

                                                                      

每个电容的谐振点都会不一样,那如何选择呢?有种方法是把10pF到10uF的所有电容值都并上作为去耦电容,那场面估计老壮观了。另外一种就是找到合适的频率的“零”电容。参照《射频电路工程设计》——射频电路的好书。书里面有专门部分讲解射频旁路电容如何选择,而且还有各种贴片电容(MuRata封装0603)谐振频率做个表格,那可都是实测值,非常佩服作者——大师巨匠。在SRFc(MHz)450对应144pF,看来选择100pF来做去耦电容是合适的,实测也起到了“零”电容的作用,完美救场。从此再也不轻易使用0.1uF电容,毕竟它可不是万能的,烧芯片的一缕缕青烟还历历在目。

作者: 小六子, 来源:面包板社区

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文章评论1条评论)

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merenguelee 2020-3-30 22:45

哈哈哈哈哈,10pF到10uF的所有电容值都并上可还行,我怎么没想到
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