Чому занадто багато конденсаторів паралельно для мережі Vdd? Чи не можемо ми просто додати все для заміни одним великим конденсатором?

Ось схема схеми регулятора потужності та фільтрів плати Basys-2. Це лише приклад, але це досить схоже на багато дизайнів, які я бачив.

Чому паралельно додається стільки конденсаторів, а не один великий конденсатор? Чи може хтось дати мені плюси і мінуси додавання багато багато конденсаторів паралельно, а не один великий конденсатор для кожної мережі живлення?

Кришки розташовані поблизу кожного цифрового ІМС або невеликого набору таких ІМС, щоб діяти як місцеві резервуари, щоб згладити швидко змінюються поточні потреби таких ІМС. Це запобігає тим, що струми, що швидко змінюються, не спричиняють коливання напруги на довших провідних жилах (слідах PCB) і, можливо, порушують інші мікросхеми, підключені до цих проводів живлення.

У деяких випадках ви також побачите велику шапку, паралельну невеликій шапці прямо поруч. Великий ковпак забезпечує великий резервуар, але має значний внутрішній опір, тому не реагує так швидко, як маленький ковпак. Таким чином, обидві кришки можуть швидко реагувати та забезпечити великий резервуар.

Реальні конденсатори послідовно мають деякий внутрішній опір та індуктивність із їх "ідеальною" ємністю. Ефекти більші, ніж конденсатори більшої величини, і змінюються залежно від матеріалу конденсаторів та конструкції. Під час поточної дискусії обидві ці неідеальні характеристики діють для уповільнення швидкості, з якою може реагувати конденсатор.

Гарну дискусію можна знайти тут: http://www.analog.com/library/analogdialogue/anniversary/21.html

Додаткова стаття про макет борту для високошвидкісного цифрового: http://www.ti.com/lit/an/scaa082/scaa082.pdf

Ці ковпачки використовуються як конденсатори "роз'єднання". Незважаючи на те, що вони виглядають так, як вони всі поруч, вони будуть розташовані (часто попарно) на друкованій платі поруч із штифтами живлення цифрових ІС.

На відміну від аналогової схеми, цифровий ланцюг використовує живлення в коротких, швидких зривах. Усі сліди або дроти мають певну індуктивність, що не дозволяє струму змінюватися так швидко, як ІК потребує. Це спричиняє дві проблеми: Напруга коливається на вхідному штирі, а швидкозмінний струм викликає сліди випромінювання електричного шуму.

Конденсатор роз'єднання забезпечує дві основні функції:

1. Перша функція - запобігання цих двох проблем. Він функціонує як буфер невеликої потужності прямо на ІМС і може забезпечити необхідні швидко змінюються струми. Оскільки вони розташовані прямо біля ІМС, немає довгих слідів, щоб діяти як генератори шуму.

2. Друга функція полягає в тому, щоб діяти як фільтр, пригнічуючи шум, видно з зовнішньої сторони мікросхеми. Тут вступають у дію кілька значень конденсаторів. Конденсатори також мають невелику паразитарну індуктивність. Кожен конденсатор, який ви додаєте, створює LC-фільтр. Кожне різне значення конденсатора в поєднанні з паразитарною індуктивністю фільтрує різний діапазон частот. Загально бачити 100pF поруч із ковпачком 0,1uF на кожному штирі живлення. Ця комбінація має сприятливу пропускну здатність фільтра.

Таким чином, навіть якщо ви могли використовувати один великий конденсатор, щоб відповідати номінальній ємності шини, ви втратите переваги роз'єднання.

Цей FPGA охоплює широкий діапазон частот у діапазоні від 500 кГц до 500 МГц. Таким чином, щоб забезпечити рівний опір живлення від мсек до нсек, використовується паралельна комбінація конденсаторів різних значень у правильній суміші. Це значення не дуже критичне і зазвичай воно знаходиться в діапазоні від 0,001μF до 4,7μF, але комбінація значень допомагає зберегти імпеданс низьким і уникнути резонансних спайок (наприклад, значення на десятиліття) Конденсатори низької частоти ( з більш високою ШОЕ) і вони мають хороші показники в більш широкому діапазоні частот, тому не потрібно ніякої комбінації. Типові значення - від 470μF до 1000μF.

Тому нормально бачити до 50 FPGA або навколо 50 конденсаторів, наприклад, 1x680μF, 7x2.2μF, 13x0.47μF і 26x0.047μF

Для подальшого читання я можу рекомендувати цей