İvmeölçer toplu bypass için alüminyum kapasitörün tantal kondansatör ile değiştirilmesi

Şu anda ST'nin AIS3624DQ ivmeölçerini içeren bir tasarım üzerinde çalışıyorum. Gelen veri sayfası , bu (Bölüm 4, sayfa 17) der ki:

"Güç kaynağı ayırma kapasitörleri (100 nF seramik, 10 μF alüminyum) cihazın pim 14'e mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir (ortak tasarım uygulaması)."

10μF alüminyum (büyük boyutu nedeniyle) yerine tantal kapasitör ile değiştirebilir miyim?

Sen edebilir bir tantal ile alüminyum elektrolitik yerine, ama ikisi de kullanarak çok daha iyi bir seçimdir.

Günümüzde seramikler, 10s volt aralığında 10 µF'yi kolayca kaplayabilir. Elektrolitik veya tantal kullanmanın bir anlamı yoktur. Daha büyük bir değer için bir seramik kullanıyorsanız, ayrı bir 100 nF (bu değer zaten 1980'lerdir) kondansatörüne ihtiyacınız yoktur.

Burada neler olduğunu ve veri sayfasının ne söylemeye çalıştığını düşünün. Bu cihazlar güç kaynağı gürültüsüne karşı oldukça hassas oldukları için kötü şöhretlidir. Aslında benzer bir parça amplifiye gördümgüç kaynağından çıkışa güç dalgalanması. Bu nedenle veri sayfası, cihaza giden güç hattına "büyük" bir kapasitans koymanızı ister. 10 μF buradan geliyor. Bu veri sayfası yazıldığında veya kim yazdıysa, gelişmeleri takip etmeyi bıraktığında, 10 µF, yüksek frekanslarda iyi olan herhangi bir kapasitör teknolojisi için makul olmayan büyük bir talepti. Bu nedenle, 10 uF "yığın" kapasitans için bir elektrolitik önerirler, ancak bunun üzerine 100 nF'lik bir seramik yerleştirilirler. Bu seramik, 100 kat daha az kapasitansa sahip olmasına rağmen, yüksek frekanslarda elektrolitikten daha düşük empedansa sahip olacaktır.

Son 15-20 yıl içinde bile, bu 100 nF külfetli olmadan 1 uF olabilirdi. 100 nF'nin ortak değeri, antik delikli günlerden gelir. Bu, dijital çiplerin ihtiyaç duyduğu yüksek frekanslarda hala bir kondansatör gibi çalışan en büyük boyutlu ucuz seramik kapasitördü. 1970'lerden bilgisayar kartlarına bakın ve dijital IC'lerin her birinin yanında 100 nF disk kapasitör göreceksiniz.

Ne yazık ki, yüksek frekanslı baypas için 100 nF kullanmak tek başına bir efsane haline geldi. Bununla birlikte, günümüzün 1 uF çok katmanlı seramik kapasitörleri ucuzdur ve aslında Pleistosen'in eski kurşunlu 100 nF kapaklarından daha iyi özelliklere sahiptir. Bir seramik kapaklar ailesinin frekans grafiğine karşı empedansına bir göz atın ve 1 µF'nin 100 nF'ye kıyasla hemen hemen her yerde daha düşük empedansa sahip olduğunu göreceksiniz. 100 nF'de, 1 uF'den daha düşük empedansa sahip olduğu rezonans noktasının yakınında küçük bir daldırma olabilir, ancak bu küçük olacaktır ve çok ilgili değildir.

Bu nedenle, sorunuzun cevabı tek bir 10 µF seramik kullanmaktır. Hala ne kullanırsanız kullanın, kullandığınız güç voltajında ​​10 µF veya daha fazla olduğundan emin olun. Bazı seramik türleri, uygulanan voltaj ile kapasitansta düşer. Aslında bugün 15 veya 20 µF seramik kullanabilir ve veri sayfası tarafından önerilen 100 nF seramik ve 10 µF elektrolitik ile karşılaştırıldığında daha iyi özelliklere sahip olabilirsiniz.

Olin Lathrop'un cevabının aksine, seramik kapasitörler tüm pano seviyesi bypass sorunlarına çözüm değildir . Sadece seramik kapasitörlerin seçiminin bir tasarımın performansına zarar vermesi bile mümkündür.

Bazı seramik dielektrik formülasyonlar hakkında önemli bir gerçek, piezoelektrik davranış sergilemesidir: mekanik enerjiyi elektrik enerjisine / enerjisinden dönüştürebilirler. Bir ivmeölçer için bu mikrofonik davranış, cihazın güç kaynağına 100 Hz Hz titreşimi bağlayabilir. Bu titreşim tam olarak ilgilenilen frekans bandındadır, çünkü ivmeölçerin ölçtüğü şeydir, yani dijital olarak filtrelenemez.

Seramik kapasitörler ayrıca uygulanan DC önyargı ile karakteristik bir kapasitans kaybına sahiptir. Örneğin, Murata GRM188R61A106KAAL # cihazının DC sapma eğrisine karşı kapasitansı :

Etkileşimli şemadan, tipik 3.3V çalışma girişinde, bu spesifik kapasitör, nominal DC önyargısının yarısında nominal kapasitansın neredeyse% 50'sinde bir kayıp olan 5.337 uF'luk etkili bir kapasitansa sahiptir. Bu uygulamanın yığın kapasitansı belirli bir değer gerektirmese de, bu minimum kapasite gereksinimi olan uygulamalar için bir "gotcha" olabilir.

Ek olarak, alüminyum elektrolitik ve tantal kapasitörlerin ESR'si avantajlı olabilir . Kondansatörü kayıplı hale getirdiğinden, salınımları hafifletir ve geçici piklerin sınırlanmasına yardımcı olabilir. Linear Technology, çalışırken takılabilir güç kaynağı girişlerinde yalnızca seramik kapasitörlerin kullanılmasının tehlikelerini açıklayan bir uygulama notuna sahiptir . Ek olarak, bazı güç kaynakları bu TI uygulama notunda tartışıldığı gibi çıkış baypas kapasitans ESR gereksinimlerine sahiptir . Çok düşük ESR seramik kapasitörleri kullanmak için, kapasitörle seri olarak 10'luk bir miliohm direnç kurarak düşük ESR'lerini yenmek gerekir.

Alüminyum kapasitör bir toplu bypass cihazı gibi görünmektedir .

Tantallar tipik olarak alüminyum cihazlardan daha düşük ESR'ye sahiptir, ancak seramik cihaz yine de düşük ESR olacağı için burada önemli olmamalıdır.

Bu yüzden alüminyum elektrolitik yerine bir tantal cihaz kullanarak iyi olmalısınız.

En az 2Vcc değerinde bir cihaz kullandığınızdan emin olun.

Zaten bazı iyi cevaplar var (sadece MLCC kullanın), ancak yüksek frekanslı ayırma için, besleme voltajı ve toprak katmanlarını yakından eşleştirilmiş (yani arasında hiçbir çekirdek yok) kullanmanız gerektiğini ekleyeceğim. Çakışan alanlarını olabildiğince geniş hale getirin ve IC besleme / topraklama pimlerine olabildiğince yakın çok sayıda viya yerleştirin. Bu gerçekten yüksek frekanslı ayrıştırmanın en iyi yoludur. Daha sonra MLCC kapasitörlerinizi mümkün olan en yakın yerlere yerleştirin. Birden fazla kapasitör değerinden kaçının ve eğer yeterli değilse, birden fazla özdeş kapasitör ile kullanın. Paralel olarak örneğin 10n, 100n, 1u kullanma riski rezonans empedans pikleridir.

Bu, ayırma işleminiz için size en düşük toplam empedansı verecektir.

Ayrıca, dijital IC'ler için ferrit boncuklardan kaçınmalısınız, ancak bu elbette yukarıda belirtilmiştir.