Чи потрібні чіпам численні значення роз'єднаного конденсатора в одних і тих же пакетах?

Тут задається аналогічне запитання: правило "два конденсатори обходу / роз'єднання"? Але це питання стосувалося паралельних байпасних конденсаторів, не згадуючи розмір упаковки (але відповіді здебільшого передбачали паралельні частини з різними розмірами упаковки), в той час як це конкретно стосується паралельних байпасних конденсаторів того ж розміру пакета.

Нещодавно я відвідував курс цифрового дизайну з високою швидкістю, на якому лектор пішов на деяку довжину, щоб пояснити, що продуктивність конденсатора для роз'єднання була майже повністю обмежена його індуктивністю, що, в свою чергу, було майже повністю обумовлено його розмірами та розміщенням.

Його пояснення, схоже, суперечить порадам, наведеним у багатьох таблицях даних, де пропонується декілька значень роз'єднаного конденсатора, хоча вони мають однаковий розмір пакета.

Я вважаю, що його рекомендація буде: для кожного розміру упаковки вибирайте найбільшу ємність, яка можлива, і розміщуйте її якомога ближче, з меншими пакетами, найближчими до них.

Наприклад, у схемі з ґратчастого напівпровідника вони пропонують таке:

• 470pF 0201
• 10nF 0201
• 1uf 0306

Q1: Це дійсно допомагає конденсатор 470pF?

Q2: Чи не було б сенсу замінювати всіх трьох одним конденсатором 1uF в пакеті 0201?

Q3: Коли люди кажуть, що конденсатор більш високого значення менш корисний на більш високих частотах, наскільки це пов’язано з ємністю, і скільки це пов'язано із збільшенням розміру упаковки, як правило, пов'язаним з більшими кришками?

Це питання, про яке я час від часу замислювався, і я ще не знайшов відповіді. Я зробив моделювання з LTSpice, щоб отримати якусь відповідь. Я вибрав пару конденсаторів від Murata майже випадковим чином: 4,7 мкФ https://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GRM155R61A475MEAA%23.html та 100nF https://psearch.en.murata.com/ конденсатор / продукт / GRM152B31A104KE19% 23.html

Я встановив ESL для обох кришок до 300p, а для ESR - від 100 nF до 30m, а для 4,7 µF - 8m. З огляду на ці значення, їх імпеданс, здається, цілком збігається з графіком Мурата. (Якщо бути точним, ESL не зовсім однаковий, але він досить близький, тому я буду використовувати те саме значення)

Я моделював лише 4,7 мкФ, 4,7 мкФ + 100 нФ та 2 х 4,7 мкФ. Я додав 1 nH індуктивність між конденсаторами, щоб імітувати слід, що їх з'єднує.

Результати цікаві, але не дуже очікувані. Додавання 100 нФ збільшує фільтрацію, за винятком антирезонансної частоти. Додавання ще 4,7 мкФ має той же ефект, за винятком того, що немає антирезонансу. 100 нФ працює краще на своїй резонансній частоті, але його ефект менший, ніж втрачена ефективність фільтрації антирезонансу. Виходячи з цього, я просто додав би більші конденсатори.

Але якщо у вас, наприклад, виникли проблеми з шумом на 30 МГц, то є сенс додати, що ємністю 100 нФ, оскільки він добре фільтрує цю частоту.

Q1: Це дійсно допомагає конденсатор 470pF?

На резонансній частоті він є. Якщо на цій частоті немає шуму, то не так вже й багато.

Q2: Чи не було б сенсу замінювати всіх трьох одним конденсатором 1uF в пакеті 0201?

Можливо, було б краще додати два 1 µF 0201 конденсаторів. Тоді якщо ви зіткнетеся з проблемою на певній частоті, ви можете змінити один з них на конденсатор, який має SRF на цій частоті. Ви також можете залишити інший як не зібраним, але конденсатори дешеві, так навіщо турбуватися.

Q3: Коли люди кажуть, що конденсатор більш високого значення менш корисний на більш високих частотах, наскільки це пов’язано з ємністю, і скільки це пов'язано із збільшенням розміру упаковки, як правило, пов'язаним з більшими кришками?

Досить багато стосується розміру упаковки. Звичайно, вища SRF знову допомагає, але тільки якщо у вас є шум на такій частоті. В іншому випадку просто краще подвоїти найбільшу ємність.

Відповідь проста:

• Діелектричних конденсаторів 10nF NP0 розміром 0201 немає.

Максимальна ємність для них близько 1nF. Отже, або вам потрібен більший пакет, або вам доведеться дотримуватися діелектрика X7R, який працює не так добре на> 10 МГц.

Прочитайте дублюючу відповідь на всю теорію, але ось хороше правило:

Конденсатори більшої величини менш ефективні на більш високих частотах, і, звичайно, конденсатори меншого значення не будуть ефективними на більш низькій частоті.

Отже, різні конденсатори забезпечують стабілізацію для іншого діапазону частот. Залежно від вашої програми та кількості «шуму», який він створює на різних частотах, вам потрібно застосувати конденсатори із певними значеннями для стабілізації шини живлення.

Загальне правило - щонайменше 1-10uF плюс 100nF, але приведений вище приклад виглядає цілком чудово для схеми з високою тактовою частотою. Для аудіоприкладних програм ви хочете щось подібне, але з набагато вищим значенням для підтримки вимог шини живлення з музичними частотами.

Q1: Так, це вбиває високочастотні коливання та шум. Q2: Ні, у вас можуть виникнути проблеми з високочастотним шумом.

PS: Невеликі конденсатори слід розміщувати найближче до штифтів ІС, щоб мінімізувати індуктивність між штифтами конденсатора та штифтами ІС. Конденсатори більшого значення при необхідності можна розмістити далі.

Поставлення паралельно двох різних типів конденсаторів, як електролітичний та керамічний, забезпечить низький опір у значно ширшому діапазоні частот.

Електролітика має значну індуктивність. Їх опір на високих частотах часто буде недостатньо для обходу мікросхеми. Керамічний конденсатор в діапазоні від 0,01 до 0,1uF або більше матиме низький опір, як правило, в десятки мегагерців.

Я використовую підсилювачі в лінійних схемах. Операційні підсилювачі коливатимуться та / або демонструватимуть дуже погану перехідну реакцію, якщо її неправильно не обійти. Я припаюю керамічний конденсатор 0,1 мкФ / 50В безпосередньо до джерел живлення мікросхеми, внизу плати. Електролітичний конденсатор вибирається відповідно до вимог навантаження, розміщених на мікросхемі; Від 1 до 100 мкФ є загальним. Електролітик повинен бути максимально наближений до мікросхеми, але 20-30 мм, як правило, прийнятно при необхідності.