Baypas kapasitörler için 0.1 uF değeri nereden geldi?

Neredeyse herkes bypass kapasitörleri için 0.1 uF önermektedir. Neden bu değer? Daha büyük değerleri kullanmanın bir zararı olmadığını varsayıyorum, bu yüzden sadece "mantıklı bir minimum" mu? Ve eğer öyleyse, neden insanlar daha yüksek değerler kullanmak yerine asgari seviyeye gidiyorlar - bana öyle geliyor ki, ekstra bir ücret ödemeden daha yüksek değerler alabilirsiniz.

Daha yüksek değerli kapasitörler, çip tarafından çekilen yüksek frekanslı akımla başa çıkmada etkili olmayacaktır. Belli bir frekansın üzerinde bir kondansatör bir indüktör gibi davranmaya başlayacaktır. Karakteristiğinin değiştiği değer, cihazın seri rezonansıdır: -

Böylece, mikrodalga cihazlarda 100pF kapasitörlerin, yığın kapasitörlerle birlikte ayrılma olarak mevcut olduğunu göreceksiniz. İşte bir FPGA'yı ayıklayan üç kapasitör örneği: -

Siyah eğri, kullanılan üç kapasitörün kompozit empedansıdır. Buradan alındı .

Baypas kapasitörler için 0.1 uF değeri nereden geldi?

Yüksek ve yüksek kapasitans kapasitansı arasında iyi bir uzlaşma ANCAK, eğer radyo tasarlıyorsanız, varsayılan dekuplörünüz 10nF veya 1nF (UHF) olabilir. Gerçekten yüksek hızlı dijital şeyler tasarlıyorsanız, yukarıdaki FPGA resimde olduğu gibi paralel olarak 2 veya 3 farklı değer de kullanabilirsiniz.

Herkes dekuplaj kapasitör olarak 0.1uF önermez, ancak 74HC ve tek kapı mantığı için iyi bir başlangıç ​​noktasıdır. Kevegaro'nun buradaki cevabı iyi.

Örneğin, Xilinx FPGA için buraya biridir öneri baypas kapasitörler için:

Cihaz başına üç farklı değerde 33 kapasitör önerirler.

Andy'nin açıklaması güzel ve derinlemesine. Kavramasını zor buluyorsanız, dekuplajın basit anlamda nasıl çalıştığını görselleştirmenize yardımcı olabilir. Zihninizde panonuzun 3 boyutlu bir görüntüsünü hayal edin, bir yükü (IC'ler vb.) Ve bir güç kaynağı var. Yük, aniden güç kaynağından daha fazla akım “talep edebilir”, ancak kaynağından gelen akımın iz mesafesi ve iz direnci üzerindeki yüke ulaşması zaman alır. Ayrıca, kaynağın kendisinde veya bir anahtarlama kaynağının yeni akım talebini algılaması ve ayarlamasında (arz bant genişliği) yerleşik direnci bir faktördür. Kısacası, bir güç kaynağı anında akım sağlamaz, zaman alır.

Yük, akımın gelmesini beklerken, "eksik" akımı telafi etmek için gerilimi düşürmekten başka seçeneği yoktur. V = IR yasasına uymak zorunda, yük daha fazla güce ihtiyaç duyduğunu "belirtmek" için direncini (R) düşürdü, hemen mevcut hiçbir akım yoktu, bu yüzden aynı kalıyorum, böylece V telafi etmek için düşmek zorunda.

Peki bunu nasıl çözeceğiz? Yüke çok az kapasitör koyduk. Bu kondansatörler, yükün aşırı talep sırasında hızla geri çekilebileceği ve akımın arzdan çıkmasını beklemekten daha hızlı bir şekilde alabileceği küçük “şarj bankaları” dır. Neden daha hızlı? Çünkü kapasitör ve yük arasındaki mesafe daha kısadır ve kapasitörün yerleşik direnci bir güç kaynağından çok daha küçük olduğundan. Eğer "I" hemen müsaitse, "V" nin telafi etmesi gerekmez - herkes mutludur.

Güç kaynaklarından çok daha hızlı olmasına rağmen, kapasitörler ayrıca "boşalma" için zaman alırlar ve yüke kapasiteyle (faradlar) artan iç dirençleriyle orantılı olarak güç sağlarlar. Kısacası, daha büyük kapasitörler gereken akımı sağlamak için daha uzun sürebilir. Bu nedenle, yüke cevap verecek kadar hızlı olan bir bypass kapasitörünü seçmek istiyorsunuz, ancak güç kaynağından gelen akım yüke giderken talebi doldurmak için yeterli şarjı da tutmak istiyorsunuz.

So where did the value of 0.1uF for bypass capacitors come from?

Daha önce belirtildiği gibi, ortak mantık için, yanıt süresi ile baypas kapaklarının kapasite gereksinimleri arasında yük taleplerine göre iyi bir denge oluşturdu. Hesap makinesini çıkarabilir ve tam olarak en iyi değerin ne olduğunu öğrenebilirsiniz, ancak göz önünde bulundurulması gereken Fatura Materyali maliyetleri de vardır. Her bir bypass kapasitörünü yüküne göre ayarlarsanız, malzeme listenizde daha birçok satır öğesiyle sonuçlanır ve çok hızlı bir şekilde masraflanır! Çoğu mantık devreleri veya yüksek hızlı devreler için 0.1uF 0.01uF (100nF) genellikle iyi bir seçimdir. BOM'unuzda, uygulamanın sınırları dahilinde olabildiğince tasarruf edin.

Mevcut talebi sık sık değiştiren yükler için (yüksek frekanslı yükler), bypass kapasitörlerinin kapasite sorununa karşı yanıt süresini aşmanın başka yolları da vardır. Yapabilirsin:

1. Daha yüksek bant genişliğine sahip daha iyi bir güç regülatörü kullanın, böylece güç kaynağından yüklenmek çok uzun sürmez.
2. Paralel olarak iki kapasitör yerleştirin. Paralel olarak iki direnç, toplam direnci azaltır ve kapasitörlerin iç dirençlerinden farklı değildir. Bunun için birleştirilmiş kapasitörler kapasiteyi arttırdı ve tepki süresini arttırdı!
3. Farklı kapasitede, büyük dostum ve küçük dostum paralel kapaklar kullanabilirsiniz. Yani biri 0.01uF diğeri 0.1uF olabilir. İlki hızlı tepki veriyor ve ikincisi tepki olarak biraz gecikiyor, ancak daha uzun süre akım sağlıyor.
4. Kapasitansınızı devrenizde dağıtabilirsiniz, ancak yükleme noktasında mutlaka gerekmez. Bu şarj rezervuarı yanıtı kaynak kaynağından daha hızlıdır, bu nedenle yükte daha küçük bypass kapasitörlerini kullanarak dağıtılmış şarj rezervuarlarınızın arzdaki boşluğu alacağını bilerek kullanabilirsiniz.

Bu, her şeyin basitleştirilmiş bir görüntüsüdür. Özellikle yüksek hızlı devrelerde daha fazla faktör var. Ancak, devrenizdeki oyundaki temel elektrik ilkelerini dinamik bir arz sistemi olarak hayal edebiliyorsanız ve okuduğumuz "en iyi uygulamaların" bir çoğunu talep ediyorsanız sağduyulu olursunuz. Daha basit bir benzetme Amazon'un tedarik zinciri olabilir. Amaçları: ABD'de mümkün olan her yerde mümkün olduğunca hızlı ürün tedarik etmek. Çözümleri, her şehre yakın depolar, depodan ve kamyondan eşya almak için daha az tepki süresi. Sıradaki uçak teslimatı. Her dağıtım düğümünün ve maliyetlerinin büyüklüğüne karşı yanıt süresi ve kapasitesi üzerinden arz ve talep üzerine lojistik savaş !

Paralel kapasitörler için EEVBlog'tan çok iyi bir video: https://www.youtube.com/watch?v=wwANKw36Mjw

100nF + 10µF gibi çoklu değerleri kullanma önerisi, 100nF'nin terbiyeli yüksek frekans tepkisi ile hazır en yüksek seramik kapasitör olduğu 90'lı ve 80'li yıllardır. 10µF kapasitör, zayıf yüksek frekans davranışına sahip bir elektrolitik veya tantal kondansatör olacaktır.

Bu bugün tamamen değişti. Artık 0603 ve hatta 0402 paketlerinde 10µF seramik satın alabilirsiniz. Seramik kapasitörler için, yüksek frekans tepkisinin, kapasitör değeriyle ve kapasitörün paket büyüklüğü ile ilgisi yoktur.

Modern kondansatörlerde, bir 100nF'yi 10µF'ye paralel olarak bağlamak genellikle anlamsızdır.

Aşağıdaki şemada kolayca görebilirsiniz, modern yüksek değerli seramik kondansatörler, paket büyüklüğü aynı olduğu sürece, yüksek frekanslar için düşük değerli kondansatörler kadar iyidir. (Küçük negatif dipler rezonans frekanslarıdır. Dekuplaj kapasitörleri için rezonans frekansına güvenmek istemezsiniz, bu yüzden bu diplerin göz ardı edilmesi gerekir)

_{(Resim kaynağı: Analog Dialogue Sep 2005 - Yüksek Hızlı Baskılı Devre Kartı Düzeni İçin Pratik Bir Kılavuz )}