1、用RC滤波行不行？

我们在运放的正负电源上面会让电源通过一个RC的低通滤波器，再给运放供电。

RC滤波电路是开关电源中常见的滤波电路。

我们定义Vin=9V，R1=1kΩ，R2=40mΩ，C=100nF。RC电路增益曲线如图

1、由于电容有寄生的ESR，所以当频率达到一定程度之后，对高频分量的抑制能力也会几乎不再下降。

2、当存在负载的时候，就是在电容并联一个电阻的时候，能够分配到用电端的能量是有限的。串联的电阻会分压，影响负载的电压，也会浪费能量。

3、如果负载的电流变化，则串阻的电压也会变化，即会影响用电器件上的电压值，也会在电源管脚端引入新的噪声。

2、用LC滤波行不行？

那么有朋友提出，可以用新的方案：用LC滤波

LC 低通滤波器由一个电感（L）和一个电容（C）组成。

同时，我们也可以使用多阶滤波器，对电源进行滤波以获得更好的高频抑制特性。

不惜成本加大电容和电感的值，并且增加电容和电感的数量。

由于LC滤波的传递函数不是单调向下的。有一个谐振点。

如果LC滤波设计的不好，幅度增益的频点与干扰的频点重合，不但不能实现抑制纹波，还可能增大幅值。

在电路中，在IC的电源引脚处经常会使用磁珠与板卡上面的其他电源隔离，还能达到抑制高频噪声，减小电源纹波的目的；但有的电路里面的器件电源串接磁珠反而会增加电源纹波，即出现电源后端的噪声明显要大于磁珠前段的噪声。

理想模型分析：

在高频段，阻抗由电阻成分构成，随着频率升高，磁芯的磁导率降低，导致电感的电感量减小，感抗成分减小 但是，这时磁芯的损耗增加，电阻成分增加，导致总的阻抗增加，当高频信号通过铁氧体时，电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。

一般磁珠的参数会标称高频的电阻值，但往往大家只关注这个参数，而忽略其低频的电感值。

所以，这个电路中，我们理想的模型是一个RC滤波电路：

我们希望我们的滤波电路，能够把高频部分滤掉。

假设我们有一个标称100欧姆的磁珠，就表示这个磁珠在100MHz时的电阻为100欧，在直流时为0欧，所以可以建立以下是用于快速理解的磁珠模型：

可见，在直流时，L将R短路，因此磁珠就表现为0欧。

而当高频的噪声通过时，L近似为无穷大，因此磁珠就表现为一个100欧的电阻。

但是从实际测试的效果来看，并不是如我们所愿。

实际模型分析：

铁氧体可以等效为一个电感与电阻并联，在低频与高频时分别呈现不同的特性。

磁珠在低频段，阻抗由电感的感抗构成，低频时R很小，磁芯的磁导率较高，因此电感量较大，L起主要作用，电磁干扰被反射而受到抑制，并且这时磁芯的损耗较小，整个器件是一个低损耗、高Q特性的电感，这种电感容易造成谐振因此在低频段，有时可能出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。

如果我们的负载又比较小的时候，整个电路就是一个LC电路。下图为磁珠的阻抗曲线。

如果我们选择的电容，和磁珠正好是以下这种情况。并且开关电源的开关频率又在谐振频率附近。那么就出现了“谐振”，也就是输入信号，在这个频点被放大。

那么我们就需要把这个谐振点降低频率，远离开关频率。让电源纹波在这个滤波电路的衰减区。这就需要增加电容的容值。

有的朋友经过计算，觉得自己的电路谐振点应该是小于开关频率的，但是实际测试，还是比预想的频率要大。这是为什么呢？

直流电压值变大了，电容值变小（耐压范围以内）

在给出的多种电容类型中，最常用的是X5R、X7R。所有的型号在环境条件变化时都会出现电容值变化。尤其Y5V在整个环境条件区间内，会表现出极大的电容量变化。

当电容公司开发产品时，他们会通过选择材料的特性，使电容能够在规定的温度区间（第一个和第二个字母），工作在确定的变化范围内（第三个字母）。我正在使用的是X7R电容，它在-55°C到+125°C之间的变化不超过±15%。

当我们在电容两端加上电压时，我们发现电压就会导致电容值的变化（在耐压范围以内）。电容随着设置条件的变化量是如此之大。我选择的是一只工作在12V偏压下的耐压16V电容。数据表显示，4.7μF电容在这些条件下通常只提供1.5μF的容量。

我们可以看到，不同的型号，不同的耐压，不同的封装的电容，随着电压上升的下降趋势。

3、再加一级线性电源

因为线性稳压管的响应速度比较快。我们在开关电源后面加上N多滤波，再加上一级线性稳压管，加一些LDO，是不是就干净了？

首先，纹波本身只是“不干净”的一部分。

因为开关电源中的功率部分还有脉冲型的电压点和电流环，会导致传导、辐射出一些“不干净”的干扰:

方波或者脉冲波的频域上观察，不仅仅有基频能量，还有多次谐波的能量，频谱情况也比较复杂。

开关电源中的高频电流环路会耦合到其他环路，开关节点的跳变的电压会耦合到其他平面。不单纯是通过功率路径进行传导，虽然滤波能抑制一些传导的能量，但是不能解决空间的耦合。

所以说，如果都是铜皮上的事情，我们还好解决，难解决的是看不见的场。

4、GND不干净了

如果用了开关电源之后，刚刚图中的高频电流环路是GND充分参与的，不但是本地的输入电容参与，远端的供电电源也在参与。这个高频的电流跳变其实就会工作在其流通的路径之上，也就是这个高频跳变的电流像流窜犯一样在板子上流窜。我们为了控制其对其他敏感器件工作的影响，我们就需要控制其走线。

我们还需要在电源和GND的网络上，将模拟和数字分开。模拟部分的供电从源端就需要使用线性电源或者处理得非常好的数字电源供电，确保没有被数字电路和开关电源传导或者耦合辐射了干扰信号。

电源是怎样炼成的（1）干净的电源也会脏的

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