Cipslerin aynı paketlerde gerçekten birden fazla ayırma kapasitörü değerine ihtiyacı var mı?

Burada benzer bir soru soruluyor: "iki bypass / ayırıcı kapasitör" kuralı? Ancak bu soru, paket boyutundan bahsetmeden paralel bypass kapasitörleri hakkındaydı (ancak cevaplar çoğunlukla farklı paket boyutlarına sahip paralel parçalar varsayıyordu), bu da özellikle aynı paket boyutundaki paralel bypass kapasitörleri hakkındaydı.

Geçenlerde yüksek hızlı dijital tasarım kursuna katıldım, öğretim görevlisi bir kapasitörün ayrılma performansının neredeyse tamamen endüktansı ile sınırlı olduğunu açıklamak için biraz uzun sürdü ve bu da neredeyse tamamen büyüklüğü ve yerleşimi nedeniyle oldu.

Onun açıklaması birçok veri sayfasında verilen tavsiyeyle çatışıyor gibi görünüyor, bu da aynı paket boyutuna sahip olmalarına rağmen ayırma kapasitörünün birden fazla değerini gösteriyor.

Onun tavsiyesinin şöyle olacağını düşünüyorum: Her bir paket boyutu için, mümkün olan en yüksek kapasitansı seçin ve mümkün olduğunca yakın, daha küçük paketler en yakın olacak şekilde yerleştirin.

Örneğin, Kafes Yarı İletkeninin bir şemasında aşağıdakileri önerirler:

• 470pF 0201
• 10nF 0201
• 1uf 0306

S1: Bu 470pF kapasitör gerçekten yardımcı oluyor mu?

S2: Üçünü de 0201 paketindeki tek bir 1 uF kapasitör ile değiştirmek mantıklı değil mi?

S3: İnsanlar daha yüksek değerde bir kapasitörün daha yüksek frekanslarda daha az yararlı olduğunu söylediklerinde, bunun ne kadarı kapasitanstan kaynaklanır ve ne kadarı genellikle daha büyük kapaklarla ilişkili artan paket boyutundan kaynaklanır?

Bu, kendimi zaman zaman merak ettiğim bir soru ve henüz bir cevap bulamadım. Bir çeşit cevap almak için LTSpice ile bir simülasyon yaptım. Murata'dan rastgele bir şekilde birkaç kapasitör seçtim: 4.7 µF https://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GRM155R61A475MEAA%23.html ve 100nF https://psearch.en.murata.com/ kondansatör / ürün / GRM152B31A104KE19% 23.html

Her iki kapak için ESL'yi 300p'ye ve ESR'yi 100 nF ila 30m ve 4.7 uF ila 8m'ye ayarladım. Bu değerlerle empedansları Murata'nın grafikleriyle oldukça iyi uyuyor gibi görünüyor. (Kesin olmak gerekirse, ESL tam olarak aynı değildir, ancak yeterince yakın olduğundan aynı değeri kullanacağım)

Sadece 4.7 uF, 4.7 uF + 100 nF ve 2 x 4.7 uF ile simüle edildi. Onları bağlayan izi simüle etmek için kapasitörler arasına 1 nH endüktans ekledim.

Sonuçlar ilgi çekicidir, ancak çok da beklenmedik değildir 100 nF eklenmesi, antiresonans frekansı hariç filtrelemeyi artırır. Başka bir 4.7 uF eklenmesi aynı etkiye sahiptir, ancak anti-endonans yoktur. 100 nF kendi kendine rezonans frekansında daha iyi çalışır, ancak etkisi anti-rezonansın kayıp filtreleme performansından daha küçüktür. Buna dayanarak, sadece daha büyük kapasitörler eklerdim.

Ancak, örneğin 30 MHz'de bir gürültü probleminiz varsa, o 100 nF kapasitörü eklemeniz mantıklıdır, çünkü bu frekansı iyi filtreler.

S1: Bu 470pF kapasitör gerçekten yardımcı oluyor mu?

Rezonans frekansında öyle. Bu frekansta gürültü yoksa, o kadar da değil.

S2: Üçünü de 0201 paketindeki tek bir 1 uF kapasitör ile değiştirmek mantıklı değil mi?

Muhtemelen iki adet 1 µF 0201 kapasitör eklemek daha iyi olur. Daha sonra belirli bir frekansta sorun çıkarırsanız, bunlardan birini bu frekansta SRF'ye sahip kapasitör olarak değiştirebilirsiniz. Diğerini monte edilmemiş olarak da bırakabilirsiniz, ancak kapasitörler ucuzdur, bu yüzden neden rahatsız edersiniz.

S3: İnsanlar daha yüksek değerde bir kapasitörün daha yüksek frekanslarda daha az kullanışlı olduğunu söylediklerinde, bunun ne kadarı kapasitanstan kaynaklanır ve ne kadarı genellikle daha büyük kapaklarla ilişkili artan paket boyutundan kaynaklanır?

Hemen hemen paket boyutu hakkında. Tabii ki daha yüksek SRF tekrar yardımcı olur, ancak sadece bu frekansta gürültü varsa. Aksi takdirde en büyük kapasitansı iki katına çıkarmak daha iyidir.

Cevap basit:

• 0201 boyutunda 10nF NP0 dielektrik kapasitör yoktur.

Bunlar için maksimum kapasite yaklaşık 1nF'dir. Bu yüzden ya daha büyük bir pakete ihtiyacınız var ya da> 10MHz'de çok iyi davranmayan X7R dielektriğe bağlı kalmalısınız.

Tüm teori için yinelenen cevabı okuyun, ancak işte iyi bir kural:

Daha büyük değer kapasitörleri daha yüksek frekanslarda daha az etkilidir ve elbette daha küçük değer kapasitörleri daha düşük bir frekansta etkili olmayacaktır.

Dolayısıyla farklı kapasitörlerin her biri farklı bir frekans bandı için stabilizasyon sağlar. Uygulamanıza ve farklı frekanslarda oluşturduğu 'gürültü' miktarına bağlı olarak, güç barasını sabitlemek için belirli değerlere sahip kapasitörler uygulamanız gerekir.

Genel bir kural en az 1-10 uF artı 100nF'dir, ancak yukarıdaki örnek yüksek saat hızına sahip bir devre için oldukça iyi görünüyor. Ses uygulamaları için benzer bir şey istersiniz, ancak güç frekansındaki talepleri müzik frekanslarıyla desteklemek için çok daha yüksek bir değere sahiptir.

S1: Evet, yüksek frekanslı salınım ve gürültüyü öldürür. S2: Hayır, yüksek frekanslı gürültü ile ilgili bir sorununuz olabilir.

PS: Küçük kapasitörler, kapasitör pimleri ile IC pimleri arasındaki endüktansı en aza indirmek için IC pimlerine en yakın yerleştirilmelidir. Daha büyük değerli kapasitörler gerekirse daha uzağa yerleştirilebilir.

Elektrolitik ve seramik gibi iki farklı kondansatörü paralel koymak, çok daha geniş bir frekans aralığında düşük empedans sağlayacaktır.

Elektrolitik önemli endüktansa sahiptir. Yüksek frekanslardaki empedansları genellikle bir çipi atlamak için yeterli olmayacaktır. 0.01 ila 0.1 uF kadar bir seramik kapasitör, tipik olarak onlarca megahertz içine düşük bir empedansa sahip olacaktır.

Lineer devrelerde op amper kullanıyorum. Op amplifikatörler, uygun şekilde atlanmadığı takdirde salınacak ve / veya çok zayıf geçici tepki gösterecektir. 0,1 uF / 50V seramik kapasitörü doğrudan çipin güç kaynağı uçlarına, kartın alt kısmına lehimledim. Elektrolitik kapasitör, yonga üzerine yerleştirilen yük gereksinimlerine göre seçilir; 1 ila 100 uF yaygındır. Elektrolitik çipe mümkün olduğunca yakın olmalıdır, ancak gerekirse 20-30 mm genellikle kabul edilebilir.