用100nf電容給72Mhz時(shí)鐘信號(hào)退耦合適么？

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(wàn)物認(rèn)知過(guò)程的突破進(jìn)階過(guò)程。而作為一名硬件開(kāi)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(lái)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。

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。

電容頻率阻抗曲線(xiàn)的解讀

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

1、深藍(lán)色曲線(xiàn)為電容的ESR；

2、綠色曲線(xiàn)為電容(理想模型)的阻抗頻率曲線(xiàn)；

3、天藍(lán)色曲線(xiàn)為電容的ESL；

4、粉紅色曲線(xiàn)為電容(實(shí)際模型)的阻抗頻率曲線(xiàn)；

5、紅色直線(xiàn)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(wèn)題答案

針對(duì)文章開(kāi)頭拋出來(lái)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(xiàn)。下圖是TaiyoJMK063BJ104KP-F(100nf)，從曲線(xiàn)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(kāi)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。

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(xiàn)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(guò)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。

本文轉(zhuǎn)載自硬件微講堂

審核編輯：湯梓紅