Пояснення Енді прекрасне та глибоке. Якщо вам важко зрозуміти, це може допомогти вам уявити, як працює розв’язка простими словами. У вашому розумі уявіть собі тривимірний вигляд вашої плати, вона має навантаження (ІМС тощо) та джерело живлення. Навантаження може раптом "вимагати" більше струму від джерела живлення, однак потрібен час, коли струм від джерела живлення досягне навантаження на відстань сліду і опір сліду. Також фактором є вбудований опір самого живлення або час переключення живлення для виявлення нового поточного попиту та регулювання (смуга пропускання). Словом, джерело живлення не подає струм миттєво, це потребує часу.
Оскільки навантаження чекає приходу струму, у нього немає іншого вибору, як потягнути напругу вниз, щоб компенсувати "пропущений" струм. Він повинен підкорятися закону V = IR, навантаження зменшило його опір (R), щоб "вказати", що йому потрібно більше енергії, більше не було наявного струму одразу, тому я залишаюсь таким же, тому V має зменшитись, щоб компенсувати.
То як ми це вирішимо? Ми ставимо мало конденсаторів близько до навантаження. Ці конденсатори мало "заряджають банки", від яких навантаження може швидко знятися під час надмірного попиту, швидше, ніж очікування виходу струму з живлення. Чому це швидше? Тому що відстань між конденсатором і навантаженням коротше і тому, що вбудований опір конденсатора набагато менший, ніж джерело живлення. Якщо "Я" одразу доступний, тоді "V" не потрібно компенсувати - всі задоволені.
Хоча набагато швидше, ніж джерела живлення, конденсатори також потребують часу для «розрядки» та подачі живлення навантаження пропорційно їхньому внутрішньому опору, який збільшується з ємністю (farads). Отже, коротше кажучи, більші конденсатори потребують більше часу для подачі необхідного струму. Таким чином, ви хочете вибрати байпасний конденсатор, який досить швидкий, щоб відповісти на навантаження, але також має достатньо заряду, щоб заповнити попит, поки струм від джерела живлення рухається до навантаження.
So where did the value of 0.1uF for bypass capacitors come from?
Як було сказано раніше, для загальної логіки це було гарним компромісом між часом відгуку та вимогами до потужності обхідних ковпаків до вимог навантаження. Ви можете дістатись з калькулятора і дізнатися, яка саме ціна найкраща, але варто також врахувати витрати на матеріали. Якщо ви налаштуєте кожен байпасний конденсатор на його завантаження, ви отримаєте ще багато рядків-позицій на BOM, і це вийде дуже дорого! 0,1uF для більшості логічних схем або для високошвидкісних схем 0.01uF (100nF), як правило, є хорошим вибором. Економте гроші у своїй BOM, де ви можете в межах програми.
Для навантажень, які часто змінюють поточний попит (навантаження високої частоти), існують інші способи подолати час відгуку проти проблеми потужності байпасних конденсаторів. Ти можеш:
- Використовуйте кращий регулятор потужності з більшою пропускною здатністю, щоб не зайняти стільки часу, щоб отримати потужність від джерела до завантаження.
- Поставте два конденсатори паралельно. Два резистори паралельно зменшують загальний опір, і це не відрізняється від внутрішніх опорів конденсаторів. Для цього комбіновані конденсатори мають збільшену ємність та збільшений час відгуку!
- Ви можете використовувати паралельні ковпачки різної ємності, великий приятель і маленький приятель. Таким чином, один може бути 0,01uF, а інший 0,1uF. Перший має швидку реакцію, а другий трохи відстає у відповіді, але забезпечує струм на більш тривалий час.
- Ви також можете розподілити ємність у своїй схемі, але не обов'язково в точці навантаження. Ця реакція резервуара заряду швидша, ніж джерело джерела, і тоді ви можете використовувати менші обхідні конденсатори при навантаженні, знаючи, що розподілені резервуари заряду підхоплюють слабкість в подачі.
Це спрощений погляд на все. Факторів є більше, особливо у високошвидкісних контурах. Але якщо ви можете уявити основні електричні принципи у вашій схемі як динамічну систему пропозиції та попиту, багато "найкращих практик", про які ми читаємо, стають здоровими глуздами. Більш простою аналогією може бути мережа поставок Amazon. Їх мета: поставити товари якомога швидше будь-де в США. Їх рішення, склади, близькі до кожного міста, менше часу реагування на вивезення предметів зі складу та у вантажівку. Далі йде доставка безпілотників. Це логістичний бій попиту та пропозиції та компромісу за час та потужність реагування проти розміру кожного вузла розподілу та витрат!
Дійсно гарне відео з EEVBlog про фактори для паралельних конденсаторів:
https://www.youtube.com/watch?v=wwANKw36Mjw
