Können Sie Netzteilrauschen herausfiltern, indem Sie einen Kondensator mit einer Resonanzfrequenz verwenden, die der Rauschfrequenz entspricht?

In dem speziellen Beispiel, das Sie vor sich haben, wenn ...

a) Das Netzteil hat ein schmalbandiges Rauschen von 61 MHz und
b) Ihr Kondensator hat eine SRF von 61 MHz

dann ja, dieser Kondensator im Shunt würde die Rauschspannung gut reduzieren und wahrscheinlich das Beste, was Sie für eine einzelne billige Komponente bekommen würden

Allerdings wird die SRF von Kondensatoren und damit die Kerbfrequenz nicht gut kontrolliert. Da sie von einem Restparameter, der Induktivität, abhängt, kann sie sich ändern. Da dieser Parameter schlecht ist, versuchen die Hersteller, ihn ständig zu verbessern, und verbessern ihn möglicherweise nur zwischen den Chargen. Unterschiedliche Hersteller können bei gleich aussehenden Teilen eine unterschiedliche Induktivität erreichen. Das bedeutet, dass SRF weder über verschiedene Quellen konsistent noch für eine Quelle zuverlässig ist.

Die Verwendung eines Kerbfilters zur Verbesserung eines Netzteils funktioniert nur, wenn es eine einzige Rauschfrequenz gibt, und das ist bei allen Beispielen gleich. Wenn es sich um Breitband handelt oder sich mit der Zeit oder zwischen Lieferungen bewegt, ist eine Festfrequenzkerbe nicht gut.

Eine einzelne Shunt-Komponente hat nur eine bestimmte Dämpfungstiefe. Wenn Sie mehr benötigen, müssen Sie sowieso einen größeren Filter bauen.

Die Sache, die zu tun ist, ist, einen Tiefpassfilter aus mehreren Komponenten zu entwerfen und zu bauen. Wählen Sie sie mit SRFs, die weit über der höchsten interessierenden Frequenz liegen, so dass, wenn (wenn) sich diese SRFs ändern, sie die Leistung des Filters nicht wesentlich beeinflussen. Entwerfen Sie den Filter so, dass er ein Sperrband hat, das alle potenziellen Problemfrequenzen abdeckt, wobei ein Sperrband tief genug ist, um es an der Last sauber zu halten.

Theoretisch würde es funktionieren...

In der Praxis hängt die SRF jedoch von Induktivität und Kapazität ab, wie Sie zweifellos wissen.

X7R und ähnliche Dielektrika haben YUGE Schwankungen in der Kapazität. Sogar C0G wird mehrere % Toleranz haben.

Die Induktivität hängt von der Montage, den Durchkontaktierungen, Leiterbahnen, der Leiterplattendicke ab und ändert sich auch, wenn die Kappe zu 100% gerade oder ein wenig schräg gelötet wird ... Sie können die Induktivität schätzen, indem Sie sich das Layout ansehen, aber es gibt einen großen Spielraum von Fehler (mindestens 20 %).

In der Praxis variiert also die SRF der montierten Kappe zwischen den Leiterplatten in Ihrer Charge, sie landet nie genau dort, wo Sie wollen.

Wenn Ihre Stromschiene klingelt, bedeutet dies, dass die Entkopplung schlecht ausgelegt war. Sie müssen dies mit einem Netzwerkanalysator überprüfen (oder mit geeigneten Modellen simulieren). Höchstwahrscheinlich gibt es 2 Kappen oder 2 Gruppen von Kappen gleichen Werts, die nicht genügend ESR haben und daher mit ihrer Montageinduktivität einen ungedämpften LC-Tank erzeugen. Eine der Kappen kann in einem Chip / MOSFET / einer Diode / was auch immer versteckt sein, oder es kann Ihre Kapazität zwischen den Ebenen sein. Das Klingeln kann auch durch einen starken IO-Treiber verursacht werden, der klingelnde Leiterbahnen oder Drähte ansteuert, und dann zieht der Chip diesen Klingelstrom aus der Versorgung. Es könnte ein Operationsverstärker sein, der instabil wird und Rauschen in die Versorgung einspeist. Das Klingeln könnte auch ein Artefakt davon sein, wie Sie die Stromschiene prüfen. Viele mögliche Ursachen ... die Sie eingrenzen müssen.

Wenn Sie dabei Hilfe benötigen, können Sie gerne eine weitere Frage mit Layout, Schaltplänen, Oszilloskopspuren usw. stellen.

Modellieren Sie dies in Spice. Vergleichen Sie insbesondere einen 0,1-uF- und einen 1-uF-Kondensator, beide im selben Gehäuse (sagen wir 0603).

Sie werden feststellen, dass der 1-uF-Kondensator einen SRF hat, der ungefähr 3,16 (sqrt (10)) mal niedriger ist, da die Induktivität für verschiedene Kondensatoren in demselben Gehäuse (ungefähr) gleich ist.

Sie werden jedoch auch feststellen, dass der 1uF-Kondensator immer noch den gleichen oder einen niedrigeren ESR am SRF des kleineren Kondensators hat (sowie einen viel niedrigeren ESR bei niedrigeren Frequenzen). Resonanz ist hier nichts Besonderes - Sie haben einen kleinen und einen großen Kondensator, beide in Reihe mit der gleichen effektiven Induktivität, die ihre Hochfrequenzleistung in etwa gleich stark einschränkt.

Also, nein, Sie gewinnen nichts, wenn Sie einen Kondensator auf das Rauschen "abstimmen". Wählen Sie einfach das kleinste Paket, das Sie können, und den größten verfügbaren Wert in diesem Paket, abhängig von Überlegungen zu Kosten/Herstellung/Nennspannung. (Und denken Sie daran, sich auch das DC-Bias-Derating anzusehen - das kann enorm sein, wenn Sie sich der maximalen Spannung nähern!)

Die Ecken dessen, was verfügbar ist, wie 4,7 uF in 0201-Größe, sind wahrscheinlich nicht das, was Sie die meiste Zeit wollen, und 220 uF in 1206 auch nicht; Beides sind Spezialteile.

Es gibt jedoch im Grunde keine Situation, in der ein 1uF in 0603 beim Bypass schlechter abschneiden würde als ein 0,1uF in 0603, solange beide Ihre Spannungsspezifikationen erfüllen. Sie würden die 0,1 uF nur für die (geringfügigen) Kosteneinsparungen auswählen oder um eine Position in der Stückliste zu speichern.