¿Puede filtrar el ruido de la fuente de alimentación utilizando un condensador con una frecuencia de resonancia que coincida con la frecuencia de ruido?

En el ejemplo particular que tienes delante, si ...

a) la fuente de alimentación tiene un ruido de banda estrecha de 61MHz y
b) su capacitor tiene una SRF de 61MHz

entonces sí, ese condensador en derivación proporcionaría una buena reducción de la tensión de ruido y, probablemente, lo mejor que obtendría para un solo componente barato

Sin embargo, la SRF de los condensadores, y con eso la frecuencia de la muesca, no está bien controlada. Como depende de un parámetro residual, la inductancia, puede cambiar. Como ese parámetro es malo, los fabricantes intentan mejorarlo todo el tiempo y pueden mejorarlo entre lotes. Diferentes fabricantes pueden lograr una inductancia diferente en las partes que tienen el mismo aspecto. Esto significa que SRF no es consistente en diferentes fuentes, ni siquiera es confiable para una fuente.

El uso de un filtro de muesca para mejorar una fuente de alimentación solo funciona si hay una única frecuencia de ruido, y eso es consistente entre todos los ejemplos. Si es de banda ancha, o se mueve con el tiempo, o entre suministros, entonces una muesca de frecuencia fija no es buena.

Un solo componente de derivación tendrá solo una cierta profundidad de atenuación. Si necesita más, deberá crear un filtro más grande de todos modos.

Lo que hay que hacer es diseñar y construir un filtro de paso bajo a partir de varios componentes. Elíjalos con SRF muy por encima de la frecuencia más alta de interés, de modo que si (cuando) cambian esos SRF, no afecten significativamente el rendimiento del filtro. Diseñe el filtro para que tenga una banda de parada que cubra todas las posibles frecuencias de problemas, con una banda de detención lo suficientemente profunda como para mantenerlo limpio en la carga.

Funcionaría en teoría ...

Sin embargo, en la práctica, la SRF depende de la inductancia y la capacitancia como usted sin duda sabe.

X7R y dieléctricos similares tienen variaciones YUGE en capacitancia. Incluso C0G tendrá varios% de tolerancia.

La inductancia depende del montaje, las vías, las trazas, el grosor de la PCB y también cambiará si la tapa está soldada al 100% o un poco sesgada ... Puede estimar la inductancia mirando el diseño, pero gran margen de error (como 20% como mínimo).

Por lo tanto, en la práctica, la SRF de la tapa montada variará entre los PCB en su lote, nunca aterrizará exactamente donde lo desee.

Si su carril de alimentación suena, significa que el desacoplamiento estaba mal diseñado, debe verificarlo con un analizador de red (o simularlo con los modelos adecuados). Lo más probable es que haya 2 tapas, o 2 grupos de tapas del mismo valor, que no tienen suficiente ESR y, por lo tanto, crean un tanque LC sin amortiguar con su inductancia de montaje. Una de las tapas puede estar oculta dentro de un chip / MOSFET / diodo / lo que sea, o puede ser su capacitancia interplanos. El timbre también puede ser causado por un conductor IO fuerte que arrastra trazas o cables que suenan, y luego el chip extrae esta corriente de timbre de la fuente. Podría ser una operación inestable e inyectar ruido en el suministro. El zumbido también podría ser un artefacto de cómo se prueba la línea de alimentación. Un montón de posibles causas ... que necesita reducir.

Si necesita ayuda con eso, siéntase libre de publicar otra pregunta con diseño, esquemas, trazas de alcance, etc ...

Modela esto en Spice. En particular, compare un condensador de 0.1uF y 1uF, ambos en el mismo paquete (digamos 0603).

Encontrará que el condensador 1uF tiene una SRF que es aproximadamente ~ 3.16 (sqrt (10)) veces menor, porque la inductancia es (aproximadamente) la misma para diferentes condensadores en el mismo paquete.

Sin embargo, también encontrará que el condensador 1uF todavía tiene el mismo o menor ESR en el SRF del condensador más pequeño (así como un mucho menor ESR en frecuencias más bajas). No hay nada especial en la resonancia aquí: tiene un condensador pequeño y uno grande, ambos en serie con la misma inductancia efectiva que limita su rendimiento de alta frecuencia casi al mismo nivel.

Entonces, no, no ganas nada "ajustando" un condensador al ruido. Simplemente elija el paquete más pequeño que pueda, y el mayor valor disponible en ese paquete, sujeto a las consideraciones de costo / fabricación / voltaje. (Y recuerde que también debe considerar la reducción de la polarización de CC, ¡puede ser enorme cuando se acerque al voltaje máximo!)

Las esquinas de lo que está disponible, como 4.7uF en el tamaño 0201 probablemente no sean lo que se desea la mayoría del tiempo, y tampoco lo es un 220uF en 1206; Ambos son partes especiales.

Sin embargo, básicamente no hay una situación en la que un 1uF en 0603 se desempeñe peor al pasar por alto que un 0.1uF en 0603, siempre que ambos cumplan con las especificaciones de voltaje. Solo escogería el 0.1uF para los ahorros de costos (menores), o para guardar una línea de pedido en la lista de materiales.