Neden Vdd besleme ağı için paralel olarak çok fazla kapasitör var? Tek bir büyük kapasitörle değiştirmek için hepsini ekleyemez miyiz?

İşte bir Basys-2 kartının güç regülatörü IC ve filtrelerinin şeması. Bu sadece bir örnek ama bu gördüğüm birçok tasarıma oldukça benziyor.

Neden tek bir büyük kapasitörden ziyade paralel olarak bu kadar çok kapasitör eklendi? Birisi bana her bir tedarik ağı için bir büyük kapasitör yerine paralel olarak birçok kapasitör eklemenin artılarını ve eksilerini verebilir mi?

Kapaklar, bu tür IC'lerin hızla dalgalanan mevcut taleplerini düzeltmek için yerel rezervuar görevi görmek üzere her bir dijital IC'ye veya bu IC'lerin küçük setine yakın bir yere yerleştirilmiştir. Bu, hızla dalgalanan akımların daha uzun besleme kablolarında (PCB izleri) dalgalanma gerilimlerine neden olmasını ve muhtemelen bu besleme kablolarına bağlı diğer yongaları bozmasını önler.

Bazı durumlarda, hemen yanında küçük bir kapakla paralel büyük bir kapak göreceksiniz. Büyük kapak büyük bir rezervuar sağlar, ancak önemli bir iç dirence sahiptir, bu nedenle küçük bir kapak olabildiğince çabuk tepki vermez. Böylece iki kapak birlikte hızlı bir şekilde tepki verebilir ve büyük bir rezervuar sağlayabilir.

Gerçek kapasitörler, "ideal" kapasitansları ile hem dahili dirence hem de endüktansa sahiptir. Etkileri daha yüksek değerli kapasitörlerle daha büyüktür ve kapasitör malzemesi ve yapısına göre değişir. Mevcut tartışma için, bu ideal olmayan karakteristiklerin her ikisi de kapasitörün tepki verebileceği hızı yavaşlatır.

İyi bir tartışma burada bulunabilir: http://www.analog.com/library/analogdialogue/anniversary/21.html

Yüksek hızlı dijital için kart yerleşimi hakkında ek bir makale: http://www.ti.com/lit/an/scaa082/scaa082.pdf

Bu kapaklar "ayırıcı" kapasitörler olarak kullanılır. Hepsi yan yana gibi görünseler de, devre kartında dijital IC'lerin güç pinlerinin yanında (genellikle çiftler halinde) bulunacaklardır.

Analog devreden farklı olarak, dijital devre kısa ve hızlı patlamalarda güç kullanır. Tüm izler veya teller, akımın IC'ye ihtiyaç duyduğu anda değişmesini önleyen bir endüktansa sahiptir. Bu iki soruna neden olur: Giriş piminde voltaj dalgalanır ve hızla değişen akım izlerin elektriksel gürültüyü yaymasına neden olur.

Bir dekuplaj kondansatörü iki ana fonksiyon sağlar:

1. İlk işlev, bu iki sorunu önlemektir. IC'de küçük bir güç tamponu görevi görür ve gerekli hızlı dalgalanan akımları sağlayabilir. IC'lerin hemen yanında bulunduğundan, gürültü üreteci olarak hareket edecek uzun bir iz yoktur.

2. İkinci işlev, çipin dışından görülen sönümleme gürültüsünü filtre görevi görmektedir. Burası kapasitörlerin çoklu değerlerinin devreye girdiği yerdir. Kapasitörler ayrıca bazı küçük parazit endüktansına sahiptir. Eklediğiniz her kapasitör bir LC filtresi oluşturur. Her farklı kapasitör değeri, parazitik endüktans ile birleştirildiğinde farklı bir frekans aralığını filtreler. Her güç piminde 0.1 uF kapağın yanında 100pF görmek yaygındır. Bu kombinasyon uygun bir filtreleme bant genişliğine sahiptir.

Bu nedenle, nominal veri yolu kapasitansına uygun bir büyük kapasitör kullanabilseniz bile, ayırma faydalarını kaybedersiniz.

Bu FPGA'lar 500KHz ila 500MHz aralığında geniş bir frekans aralığını kapsar. Bu nedenle, güç kaynağı empedansını msn'den nsec'e kadar düz tutmak için, uygun değerlerde farklı değerlerde kapasitörlerin paralel bir kombinasyonu kullanılır. Çok kritik olmayan bir değerdir ve genellikle 0.001μF ila 4.7μF arasındadır, ancak değerlerin kombinasyonu empedansın düşük tutulmasına ve rezonans ani artışlarının önlenmesine yardımcı olur (örneğin on yılda bir değer) Düşük frekanslı kapasitörler ( daha yüksek ESR ile) ve daha geniş bir frekans aralığında iyi performansa sahiptirler, bu nedenle herhangi bir kombinasyona gerek yoktur. Tipik değerler 470μF ila 1000μF arasındadır.

Bu nedenle, bir FPGA'nın veya çevresinde, 1x680μF, 7x2.2μF, 13x0.47μF ve 26x0.047μF gibi 50 kapasitör görmek normaldir.

Daha fazlasını okumak için ben tavsiye edebilir bu bir