[参考译文] 去耦合的问题

Mateusz、

去耦用于使电压更加一致。 所需的电流量基于电流要求、超出了布线(电感和电阻)使电流形成下一个电容器的能力。 在电容器(如磁珠)之间增加间隔可减少噪声在一个地方传播到另一个地方。 每一位都会有所帮助、但随着您的增加、回报会逐渐减少。

我将把帖子转移给另一个团队、以便您获得其他答案。 我的团队中没有提到过任何集成电路。  

你(们)好。

但是、通过电阻器或面包(通常建议用于 MCU 或高速 OPA 等)添加一些隔离会形成紧密的局部环路、因此噪声将保持在那里、并且不会在整个电源线中流动。

我是对的吗？

我仍然对何时使用这种隔离的理论感兴趣、也许有人能够提供有关这种隔离的一些信息。

您好、Mateusz、

以下解释比较简单、但足以显示粘滞点。

假设您有一个完美的电源、即使在最高频率下也会呈现0r 源阻抗。 进一步假设您有一个 OPAMP 电路、该电路距离电源约20cm。 您为电源线采用5mm 宽的覆铜线迹、并具有连续的接地层。 您计划使用100nF X7R 去耦运算放大器。 一切看起来都很好、但您忘记的是电源线铜线迹的电感。 20cm 长的覆铜线迹可提供大约200nH 的电流。 与100nF 相结合、可在 arround 1MHz 下形成共振：

现在假设您使用的去耦电容器具有一些 ESR、例如10µ μ F 钽。 然后谐振几乎消失：

如果您最终添加一些串联电阻、则可以进一步抑制共振：

此类电源线中1th / 2th 阶低通的优势之一是、OPAMP 不再沿5mm 宽的铜线迹消耗所有电源电流。 在高频时、大部分电源电流从去耦电容器中汲取、而电源电流仅占20cm 处电源电流的一小部分。 在以下情况下、仿真了1mA/10kHz 正弦电源电流：

通过选择合适的去耦电容、可以进一步提高该性能。

但您必须小心、因为负载引起的 OPAMP 电源电流不一定是正弦波。 只有当输出级仍在 A 类模式下运行时、小负载电流才是如此。 对于更高的负载电流、输出进入 AB 类模式、电源电流失真。 但在大多数情况下、这不是什么大问题、因为现代运算放大器可以显示非常好的 PSRR、从而抑制这种失真源。 必须认真权衡这种甲基环的优点与缺点，并将其作为发展的一部分。

Kai

您好、Mateusz、

当您讨论运算放大器的稳定性时、重要的信号频带(在您的情况下是音频频频带)不是进行计数的、而是运算放大器的单位增益带宽。 即使您仅放大直流电压、如果您使用 HF-OPAMP 进行放大、这也会自动将您的电路转换为高频应用。 因此、无论何时使用 HF-OPAMP、都必须将其视为 HF 设计。

我了解到、即使是最少的隔离量也有助于提高稳定性、因此我始终使用它。 在混合模拟数字应用中、我用于所有涉及的芯片电源滤波器、甚至用于数字芯片。 这是唯一一种将有噪声的电源电流保持在本地去耦环路内、防止接地回路电流流流流回稳压器并污染整个信号接地线的方法。 查看我的上一个仿真：它显示流经 R1 (AM1)的电源电流仅为 OPAMP 消耗的电源电流的一小部分。 但请记住、电流 AM1是通过信号接地流回稳压器的相同电流、称为"接地返回电流"。 这样、电源滤波可最大限度地减小信号接地上的电流"流量"、并有助于保持信号接地安静且无噪声。

在超低失真音频应用中、保持信号接地尽可能无噪声是最关键的一点。 这不能说得太频繁了。 因此、我避免使用电源平面、而是使用多个接地平面。 无论如何、我在运算放大器的电源线路中使用 RC 滤波器、因此我不需要电源平面提供的超低阻抗。 但这是我个人的口味。 我知道其他设计人员的想法不同。

什么电源滤波对您的电路很有用、不能用经验法则来表示。 这取决于您的实际电路。 在任何情况下、您都必须遵循数据表中给出的去耦建议。 通常建议使用低 ESR 100nF/X7R。 然后、您可以将具有更高电容和更高 ESR 的电容器与该电容器并联。 将它们靠近在一起、并尽可能靠近 OPAMP 的电源引脚放置。 滤波电阻器还应位于去耦电容器附近、但不需要直接位于芯片的电源引脚处。 电源滤波电阻器的值主要取决于负载电流。

在 OPAMP 的电源引脚上放置 Armada 的去耦电容器是不明智的。 去耦电容器过多会相互阻碍。 如果不能将100nF 电容器直接放置在电源引脚上、Armada 将是无价值的。 此外、多个低 ESR 电容器在并联时可能会产生不良谐振、从而降低特定频带的去耦性能。

Kai

您好 Kai。
很抱歉我迟到了，但你的帮助非常宝贵：)
这种回答正是我很长时间以来一直在寻找的答案。

利用这个机会、我有另外一个问题。

让我们设想一个具有中间抽头绕组的典型电源、后面是二极管、然后是大容量电容器。
问题是允许多少纹波？

我知道电容器的计算将取决于负载。
我找到了一个公式：

C = 0.7 * I /(ΔV * F)  

i"m 还知道、应将纹波电压"添加"到压降电压中。
因此、如果当 VIN 比 VOUT 高1V 时、我的 LDO 工作正常、那么我应该向该1V 添加纹波以实现良好的性能。

在这里、我还知道纹波将取决于电容、因此如果我选择更大的电容器、那么纹波将更小。
但这是浪费金钱和空间的事情。
我的问题很简单、即允许多少纹波(在您的选择中)、尤其是当我们将此"原始"电源馈送到高性能 LDO 之前时。
或者、该线程可能会扩展得更多、我还应该考虑纹波和稳压器性能、以找到最佳的性价比点？
如果示例之间存在一些差异、那么我们假设采用 LM317/LM78xx 的典型电路以及更好的器件(均为高电流) TPS7A4701。

另一个问题可能有点新奇。
但大多数音频均衡器。 内部有非常大的变压器(过度侧)、问题是如何选择合适的功率比？
假设我将消耗所有 LM317电流、并将其设置为15-18V。
选择变压器绕组是为了维持合适的电压稳压器、并且不会使稳压器过热(与 VOUT 相比、VIN 较高)。

您好、Mateusz、

这取决于如此多的因素、因此没有简单的答案。 您还必须考虑至少+/-10%的市电电压波动。 因此、稳压器输入电压的余量必须更宽：压降电压为1V、纹波电压为1...3V、市电电压波动为2...3V。

您如何继续主要取决于您的应用的最大电源电流以及您可以用于冷却的成本。 在我们的许多产品中、我们在桥式整流器后面的存储电容处生成稍高的电源电压、并使用直流/直流开关作为前置稳压器、为 LDO 创建相当稳定的电压。 此两级设计具有许多优势：开关效率更高、所需冷却更少、LDO 提供无噪声电源电压、而无需处理高差分输入至输出电压。 设计可能具有以下参数：在存储电容处生成25V 电压、使用 LM2674生成18.5V 电压、最后使用 LM317/LM7815进行微调。 此外、在 LM2674和 LDO 之间放置合适的 π 型滤波器。

但是、它同样取决于应用的最大电源电流以及您可以用于冷却的成本。

Kai

这确实是非常有用的信息。
我从未想过降压转换器、但我知道它们存在。

您的选择在某种程度上类似于放置诸如 MeanWell IRM 系列的 SMPS。

我是否应该考虑直流/直流转换器具有更高的开关频率？