Заміна алюмінієвого конденсатора танталовим конденсатором для об’ємного обходу акселерометра

Зараз я працюю над дизайном, який включає акселерометр AIS3624DQ від ST. У таблиці даних написано (розділ 4, стор. 17):

"Конденсатори для роз'єднання джерела живлення (100 нФ кераміка, 10 мкФ алюмінію) слід розміщувати якомога ближче до штифта 14 пристрою (звичайна практика проектування)."

Чи можу я замінити алюміній 10 мкФ (завдяки великому розміру) замість танталового конденсатора?

Ви можете замінити алюмінієвий електролітик танталом, але використання жодного не є набагато кращим вибором.

Сьогодні кераміка може легко покрити 10 мкФ при діапазоні 10 вольт. Немає сенсу використовувати ні електролітичний, ні тантал. Також вам не знадобиться окремий конденсатор на 100 нФ (це значення так чи інакше 1980-х), якщо ви використовуєте керамічний для більшого значення.

Подумайте, що тут відбувається і що намагається сказати аркуш. Ці пристрої відомі тим, що досить чутливі до шуму живлення. Я фактично бачив, як подібна частина посилюєтьсяпульсація живлення від джерела живлення до виходу. Таким чином, таблиця даних хоче, щоб ви поставили на пристрій "велику" ємність на лінії електропередачі. Ось звідки взявся 10 мкФ. Коли колись був написаний цей аркуш, або той, хто його написав, перестав бути в курсі розробок, 10 мкФ був необґрунтовано великим запитом на будь-яку конденсаторну технологію, яка була хороша на високих частотах. Таким чином, вони пропонують електролітик для ємності 10 мкФ "об'ємної", але потім розмістити 100 nF кераміку через це. Ця кераміка матиме менший опір на високих частотах, ніж електролітична, незважаючи на те, що вона має в 100 разів меншу ємність.

Навіть за останні 15-20 років або близько того, що 100 nF міг би бути 1 мкФ, не будучи обтяжливим. Загальне значення 100 нФ походить від стародавніх днів діб. Це був дешевий керамічний конденсатор найбільшого розміру, який все ще працював як конденсатор на високих частотах, необхідних цифровим мікросхемам. Подивіться на комп'ютерні плати 1970-х років, і ви побачите дисковий конденсатор на 100 нФ поруч із кожним із цифрових ІМС.

На жаль, використання 100 nF для високочастотного байпасу стало легендою самостійно. Однак сьогодні багатошарові керамічні конденсатори 1 мкФ коштують дешево і насправді мають кращі характеристики, ніж старі свинцеві шапки 100 пФ плейстоцену. Погляньте на графік імпедансу проти частоти сімейства керамічних ковпачків, і ви побачите, що 1 мкФ має менший опір майже скрізь порівняно зі 100 нФ. Може бути невелике занурення в 100 нФ поблизу його резонансної точки, де він має менший опір, ніж 1 мкФ, але це буде мало і не дуже актуально.

Отже, відповідь на ваше запитання полягає у використанні однієї кераміки 10 мкФ. Переконайтесь, що все, що ви все ще використовуєте, є насправді 10 мкФ або більше при напрузі живлення, яку ви використовуєте. Деякі види кераміки опускаються в ємність із прикладеною напругою. Насправді сьогодні ви можете використовувати кераміку 15 або 20 мкФ і мати кращі характеристики по всій платі порівняно з 100 нФ керамікою та 10 мкФ електролітиками, рекомендованими в аркуші.

На відміну від відповіді Оліна Летропа, керамічні конденсатори не є рішенням усіх проблем з обходом плати. Вибір лише керамічних конденсаторів навіть може завдати шкоди продуктивності конструкції.

Важливим фактом щодо певних керамічних діелектричних рецептур є те, що вони проявляють п'єзоелектричну поведінку: вони можуть перетворювати механічну енергію в / з електричної енергії. Для акселерометра така мікрофонічна поведінка може з'єднати 100 Гц вібрації в джерело живлення пристрою. Ця вібрація знаходиться саме в діапазоні частот, що цікавить, оскільки це вимірювання акселерометра, тобто його неможливо відфільтрувати цифровим шляхом.

Керамічні конденсатори також мають характерну втрату ємності при застосованому зміщення постійного струму. Наприклад, крива зміщення ємності та постійного струму пристрою Murata GRM188R61A106KAAL # становить:

З інтерактивної діаграми, на типовому 3,3 В робочому вході, цей конкретний конденсатор має лише ефективну ємність 5,337 мкФ, втрату майже на 50% від номінальної ємності при меншій половині номінального зміщення постійного струму. Хоча об'ємна ємність цього додатка не вимагає конкретного значення, це може бути "gotcha" для додатків з мінімальною потребою в ємності.

Додатково, ШОЕ алюмінієвих електролітичних та танталових конденсаторів може бути вигідним . Оскільки це робить конденсатор втраченим, він зменшить коливання і може допомогти обмежити піки перехідних процесів. Лінійна технологія містить примітку, що описує небезпеку використання лише керамічних конденсаторів на входах джерела живлення. Крім того, деякі джерела живлення мають вимоги до ESR до обхідної байпаси, що обговорюється в цій примітці щодо застосування TI. Для використання керамічних конденсаторів з дуже низьким коефіцієнтом ESR фактично потрібно перемогти їх низький коефіцієнт ESR, встановивши послідовно 10-мільйонний резистор з конденсатором.

Алюмінієвий конденсатор, схоже, є об’ємним байпасним пристроєм.

Тантали, як правило, мають нижчу ШОЕ, ніж алюмінієві пристрої, але це не повинно мати важливого значення, оскільки керамічний пристрій у будь-якому випадку буде низьким.

Тому вам слід добре використовувати танталовий прилад замість електролітичного алюмінію.

Переконайтеся, що ви використовуєте пристрій, що має принаймні 2Вcc.

Вже є кілька хороших відповідей (просто використовуйте MLCC), але я додам, що для високочастотної розв'язки вам слід використовувати тісно пов'язані (тобто відсутність ядра між) шарами напруги живлення та землею. Зробіть їх ділянку перекриття максимально зручною і розмістіть кілька віонів якомога ближче до штифтів подачі / заземлення, наскільки це можливо. Це найкращий спосіб отримати дійсно високочастотну розв'язку. Потім розмістіть ваші конденсатори MLCC якомога ближче до цих пультів. Уникайте декількох значень конденсаторів і скоріше використовуйте декілька однакових конденсаторів, якщо одного недостатньо. Ризик використання, наприклад, паралельних 10n, 100n, 1u, є піками резонансного імпедансу.

Це вище дасть вам найменший загальний опір для вашої розв'язки.

Також слід уникати феритових кульок для цифрових ІМС, але це, звичайно, має на увазі вище.