使用电容器降低噪声

噪声分很多种，性质也是多种多样的。所以，噪声对策（即降低噪声的方法）也多种多样。在这里主要谈开关电源相关的噪声，因此，请理解为DC电压中电压电平较低、频率较高的噪声。另外，除电容外，还有齐纳二极管和噪声/浪涌/ESD抑制器等降噪部件。不同的噪声性质，所需要的降噪部件也各不相同。如果是DC/DC转换器，多数会根据其电路和电压电平，用LCR来降低噪声。

使用电容器降低噪声的示意图

下面是通过添加电容器来降低DC/DC转换器输出电压噪声的示例。

噪声重要与否，取决于它对目标电路工作的影响程度。

例如，一个开关电源在3 MHz时具有显著的输出电压纹波，如果它为之供电的电路仅有几Hz的带宽，如温度传感器等，则该纹波可能不会产生任何影响。但是，如果该开关电源为RF锁相环(PLL)供电，结果可能大不相同。

为了成功设计一个鲁棒的系统，了解噪声源至关重要。就低压差(LDO)调节器而言或者说任何电路，噪声源都可以分为两大类：内部噪声和外部噪声。

• 内部噪声好比是您头脑中的噪声
• 外部噪声则好比是来自喷气式飞机的噪声

对于电子电路，内部噪声是指任何电子器件内部产生的噪声，外部噪声则是指从电路外部传到电路中的噪声。

低频噪声和高频噪声分别选择大电容还是小电容？

由 cathy 提交于周三, 10 四月 2019 - 15:59

关于这个问题，我们要现结合电容的阻抗频率特性曲线去理解！

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2019-04/博客/100042171-65884-r1.jpg" alt=“电容的阻抗频率特性曲线” ></center><center>电容的阻抗频率特性曲线</center>

从上面的阻抗频率特性曲线可以看出

若只考虑电容分量的情况下，这种认为是正确的。

因为电容分量越大，谐振点频率越低，其越适合滤除低频噪声。电容分量越小，谐振点频率越高，其越适合滤除高频噪声。

如果只考虑电容分量的情况下，相同封装下的不同容值的电容的阻抗特性曲线是什么样的呢？

<a href="http://mouser.eetrend.com/content/2019/100018287.html">上一篇文章</a>中介绍了噪声对…。本文将对步骤4“增加滤波器等降噪部件”进行详细解说。

开关电源噪声对策的基础知识

从本文开始进入新篇章“噪声对策”。这里所说的“噪声对策”是指针对“开关电源”噪声的对策。不过基础部分和思路与一般噪声是相通的。新篇章的第1篇将介绍“噪声对策的步骤”。

噪声对策和产品开发阶段

在介绍噪声对策步骤之前，先来了解一下从产品的设计/开发到量产的过程中，应该在哪些阶段采取噪声对策。

右图是相对于设计/开发、评估、量产的时间轴，采取噪声对策的灵活性（即可以采取的对策的选项多少）以及对策所需成本的示意图。纵轴可以理解为越往上越“高”。

由图可见，随着开发进程的推进，可使用的噪声对策技术和手段越来越有限，对策成本也越来越高。开始量产后发现噪声问题，想采取对策，但无奈产品已成型，束手无策，最终只能变更PCB板．．.等等，这样的事情谁也不希望发生。

本文将探讨实际的开关电源产生的噪声。

开关电源产生的噪声

首先，使用同步整流型降压DC/DC转换器的等效电路来了解一下开关电流的路径。

SW1为高边开关，SW2为低边开关。SW1导通（SW2为OFF）时，电流路径是从输入电容器到SW1、再经由电感L到输出电容器。SW2导通（SW1为OFF）时，电流路径是从SW2经由L再到输出电容器。下图表示这些电流路径的差分，每当开关ON/OFF时，红色线路的电流都会急剧变化。该环路的电流变化非常剧烈，所以会因PCB板布线电感而在环路内会产生高频振铃。

“噪声问题！”——这是每位电路板设计师都会听到的四个字。为了解决噪声问题，往往要花费数小时的时间进行实验室测试，以便揪出元凶，但最终却发现，噪声是由开关电源的布局不当而引起的。解决此类问题可能需要设计新的布局，导致产品延期和开发成本增加。

本文将提供有关印刷电路板(PCB)布局布线的指南，以帮助设计师避免此类噪声问题。作为例子的开关调节器布局采用双通道同步开关控制器 ADP1850，第一步是确定调节器的电流路径。然后，电流路径决定了器件在该低噪声布局布线设计中的位置。

PCB布局布线指南

第一步：确定电流路径

在开关转换器设计中，高电流路径和低电流路径彼此非常靠近。交流(AC)路径携带有尖峰和噪声，高直流(DC)路径会产生相当大的压降，低电流路径往往对噪声很敏感。适当PCB布局布线的关键在于确定关键路径，然后安排器件，并提供足够的铜面积以免高电流破坏低电流。性能不佳的表现是接地反弹和噪声注入IC及系统的其余部分。

作者：David Robertson和Gabriele Manganaro ADI公司

不断丰富的高速和极高速ADC以及数字处理产品正使过采样成为宽带和射频系统的实用架构方法。半导体技术进步为提升速度以及降低成本做出了诸多贡献（比如价格、功耗和电路板面积），让系统设计人员得以探索转换和处理信号的各种方法——无论使用具有平坦噪声频谱密度的宽带转换器，或是使用在目标频段内具有高动态范围的带限∑-Δ型转换器。这些技术改变了设计工程师对信号处理的认识，以及他们定义产品规格的方式。

噪声频谱密度(NSD)及其在目标频段内的分布,能够让其在数据转换过程中更好的被滤除。

比较在不同速度下工作的系统，或者查看软件定义系统如何处理不同带宽的信号时，噪声频谱密度(NSD)可以说比信噪比(SNR)更为有用。它不能取代其他规格，但会是分析工具箱中的一个有用参数指标。

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上一篇文章<a href="http://mouser.eetrend.com/content/2019/100017296.html" target="_blank" data-linktype="2">LDO基础知识 | 有关噪声的那些事儿，你都知道吗？</a>中探讨了如何减少输出噪声和控制压摆率，方法是为参考电压(CNR/SS)并联一个电容器。本篇文章将讨论降低输出噪声的另一种方法：使用前馈电容(CFF)。

前馈电容是一个可选的顶容器，与电阻分压器的上半部电阻并联，如图 1 所示。