降低MLCC噪聲
所屬類別:最新資訊點(diǎn)擊次數(shù):1019發(fā)布日期:2013-07-12
MLCC(或者陶瓷電容器)因其低成本和小體積而在電子電路中得到日益廣泛的使用,但是由于需要處理的電子器件越來越多,它們固有的壓力效應(yīng)(表現(xiàn)為可聽噪聲)便成為一個問題。
相比常用鉭電解質(zhì)電容器,MLCC(多層陶瓷電容器)具有許多優(yōu)勢,具體如下:非常低的等效串聯(lián)電阻(ESR);非常低的等效串聯(lián)電感(ESL),小尺寸;更低老化度,電介質(zhì)高可靠性。
但是,與所有鐵電體電介質(zhì)一樣,它受壓電效應(yīng)影響:某些材料由于機(jī)械變形在表面產(chǎn)生電勢或者電場。如果這種電介質(zhì)承受不同的電場強(qiáng)度,并且其工作頻率處在人耳可聽頻率范圍內(nèi)(20 Hz – 20 kHz),則電容器會產(chǎn)生噪聲,也即所謂的可聽噪聲。
在大多數(shù)情況下,MLCC本身并不足以產(chǎn)生有問題的或者破壞性的聲壓級(SPL)。但在焊接到PCB板上以后,MLCC產(chǎn)生一個彈簧質(zhì)量系統(tǒng),其增加或者抑制振蕩,具體取決于頻率。本文將研究和討論降低陶瓷電容器可聽噪聲的影響、原因和解決方案。
實(shí)驗(yàn)環(huán)境與設(shè)置
我們利用一個高敏感度Se Electronics 1000A麥克風(fēng)獲取測量結(jié)果,并使用Spectro頻率分析器2.0軟件對其進(jìn)行分析。所有下列數(shù)值結(jié)果并非是要為你提供絕對數(shù)據(jù),而是用于相互比較,以理解MLCC可聽噪聲的各種影響因素。我們還不完全了解產(chǎn)生這類“噪聲”的原因,本文主要為你介紹一些事實(shí),并不準(zhǔn)備解釋某個參數(shù)產(chǎn)生某種結(jié)果的原因。大多數(shù)情況下,常識就能解釋“噪聲”產(chǎn)生的原因。少數(shù)情況下,需要讀者運(yùn)用其技巧。
頻率影響
耳朵對聲音的響應(yīng)依賴于聲音的頻率。人耳的最大靈敏度約為2.5kHz到3kHz并且低頻的響應(yīng)相對較低。換句話說,相同的SPL,相比低頻(例如:50 Hz)聲音,3 kHz頻率的聲音聽起來更大聲。本文剩下部分將不考慮頻率影響
信號特性影響
如果給MLCC端施加一個替代電壓,電容器將在該信號頻率下收縮和膨脹,其變形程度取決于幾個因素。
基本上,絕對電壓越高,電容器膨脹越重要。因此,隨著信號振幅(lVmax – Vminl)的增加,電容器容積變化也愈加重要,其導(dǎo)致更高的SPL(圖3)。另外,占空因數(shù)接近10%或者90%的信號,產(chǎn)生的“噪聲”比50%占空因數(shù)的信號更少(低12 dB)。
最后,急劇升/降沿的信號(例如:方波)會使電容器更快變形,因此SPL高于變化較慢的電壓(例如:正弦波)。
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