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电力系统中的串联谐振
2020-11-06

许多数字系统都遭受与系统时钟有关的过多电源噪声,连接在电源和接地层之间的串联谐振电路能否衰减噪声?答案可以是,但前提是您的电路满足以下不可能的条件。


首先,系统时钟的频率必须保持固定,在没有晶体控制时钟的系统中,时钟频率可能会漂移±30%或更高,低功耗系统通常会在空闲时降低时钟以节省功率,高性能系统有时会出现速度变化,客户需要为此付出额外的费用以获得性能,作为诊断测试,设计人员可能会降低系统时钟来揭示某些与时序相关的故障,在这些条件下,任何采用仔细调整精确噪声频率的电源噪声缓解策略都不可能起作用。


串联谐振.png


电力系统中的串联谐振电路的诱人之处在于,如果您将电容器与合适的电感和电阻值匹配,则可以使用较小的电容器值,从而产生串联谐振效应,不幸的是,电容器越小,电路就必须越精确。


例如,普通值的五分之一的电容器要求电容器和电感器组件的容差为±10%,正常值的十分之一的电容器需要±5%的容差,依此类推,具有如此严格的公差的高频电感器是很难实现的,如果您认为布局电感是固定的,并且将较小的电容值平面化以将串联谐振点放置在合适的位置,则会遇到相同的困难:您无法轻松地控制电容和电感的确切值。


时钟必须连续不断地播放,并且要一直重复播放,不要间断或间隔,如果时钟停止,您的谐振电路将旋转,突然失控,产生与您要缓解的问题一样严重的干扰,当时钟重新启动时,谐振电路需要多个周期才能赶上来,从而在此期间提供了零收益,谐振电路仅在连续激励时才有用,防止随机数据事件产生噪声是无能为力的。


您必须将串联谐振电路放置在所保护设备的一个波长的一小部分内,在该有限半径内,电源和接地层的扩展电感会修改谐振电路的有效串联电感,因此,谐振电路的精确定位非常重要,因此,如果不执行完整的重新设计,就无法更改布局,甚至更糟的是,为从一个位置发出的时钟噪声提供实质性衰减的谐振元件可能不会提供任何好处,甚至可能加剧来自另一个来源的噪声。


最后,请记住,谐振电路仅在一个频率上衰减噪声,而在时钟速率的其他谐波上则几乎没有或根本没有好处,在基于FM或AM收音机的基于非正弦的系统中,谐振电源组件可以提供真正令人惊讶的好处。

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