Dlaczego kondensatory odsprzęgające / obejściowe nie potrzebują rezystorów do pełnienia swojej funkcji, takich jak zwykłe filtry?

Dlaczego kondensatory odsprzęgające / obejściowe nie potrzebują rezystorów do pełnienia swojej funkcji, takich jak zwykłe filtry?

Czy to dlatego, że rezystancja błądzących śladów miedzi wystarczy, aby wraz z kondensatorem filtrować częstotliwości kierowane przez czapki odsprzęgające?

Nie pomyślałbym o kondensatorze odsprzęgającym jako filtrze w opisany sposób. Jak filtr RC taki jak ten, w którym źródłem szumu jest źródło zasilania, a kondensatory „odsprzęgające” pomagają je odfiltrować, zanim dotrze do układu.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Nie powstrzymuje hałasu przed dostaniem się do układu, jak mały filtr PI, pomaga układowi nie robić hałasu :) Masz układ, a on będzie miał dynamiczne wymagania prądowe, które zmieniają się z czasem. Innymi słowy, gdy układ wykonuje swoje zadanie, ciągnie moc przy różnych częstotliwościach, co oznacza zmianę tranzystorów.

Teraz w idealnym świecie miałbyś po prostu idealny zasilacz bez impedancji między nim a układem. Twój układ może pobierać tyle prądu, ile chciał przy dowolnej częstotliwości, a część mojej pracy stałaby się o wiele łatwiejsza;)

W rzeczywistości istnieją elementy pasożytnicze, w szczególności indukcyjność pasożytnicza, która ograniczy ilość prądu, który można zaciągnąć na określonej częstotliwości przy danym spadku napięcia. Impedancja tych pasożytniczych induktorów rośnie wraz z częstotliwością, więc w pewnym momencie nie będziesz w stanie wyciągnąć znaczącej ilości prądu. Twój układ prawdopodobnie chce być w pewnym zakresie, powiedzmy 1,8 V +/- 0,5%, został zaprojektowany i przekroczony limit czasu, aby mógł działać w tym zakresie. Jeśli nie zapewnisz właściwej ścieżki niskiej impedancji dla wszystkich jej potrzeb, możesz w końcu obniżyć napięcie poza ten zakres, na przykład, co może prowadzić do niepożądanej pracy.

Oto ładny obraz sieci dystrybucji energii od Altera. Obejmuje on regulator napięcia i jego impedancję źródła, czapki odsprzęgające i niektóre elementy pasożytnicze.

Jeśli po prostu wyszedłeś i zaprojektowałeś płytkę bez czapek odsprzęgających, to za każdym razem, gdy potrzebujesz prądu, będziesz musiał przejść przez to połączenie o bardzo wysokiej impedancji z układu przez całą płytkę, z powrotem do regulatora i, mam nadzieję, jego masę kondensatory To zadziała dobrze dla niskiej częstotliwości, ale wraz ze wzrostem częstotliwości ta pasożytnicza indukcyjność oznacza, że ​​impedancja między tobą a twoim źródłem zasilania również wzrośnie. Z prawa omowego wiadomo, że jeśli utrzymasz stały przepływ prądu, ale podniesiesz rezystancję (w naszym przypadku impedancja), wówczas spadek napięcia na tej impedancji również musi wzrosnąć. Aby temu przeciwdziałać i obniżyć impedancję pdn, używamy kondensatorów odsprzęgających. W PDN nazywamy to tętnieniem napięcia,

Jako przykład przyjrzyjmy się jednej częstotliwości, powiedzmy 100 MHz. Powiedzmy, że w ogóle nie użyłeś odsprzęgania i zdecydowałeś się pobrać 1 Amp przy 100 MHz. Ale impedancja od zasilacza przez indukcyjność płaszczyzn, a może i masywne nasadki, do układu wynosi 1 Ohm przy 100 MHz. Oznacza to, że uzyskasz spadek napięcia o 1 V na tej impedancji. Gdybyś miał zasilacz zaczynający się od 1,8 V i spadł do 0,8 V, gdy twój układ go potrzebował, miałbyś kłopoty.

Zastanówmy się teraz nad tym samym scenariuszem po dodaniu kilku pułapów odsprzęgających, co zmniejsza impedancję sieci dostarczającej energię do 0,05 oma. Teraz przy tym samym poborze prądu 1A widać tylko spadek napięcia o wartości 50 mV, co jest liczbą o wiele bardziej znośną.

Możesz zobaczyć na zdjęciu poniżej dwa różne scenariusze z prostej symulacji przypraw powyższej. Kolor zielony to impedancja płyty bez kondensatorów, a kolor niebieski po dodaniu kilku kondensatorów odsprzęgających o różnej wartości.

Staje się to znacznie bardziej skomplikowane niż tutaj, nie pobierasz prądu po 100 MHz, ale zakres częstotliwości i często nie wiesz, co to jest od dostawcy układu. Zamiast tego projektujesz dla zakresu oczekiwanych wartości. Altera ma fajny artykuł wyjaśniający go bardziej szczegółowo i jest na nim mnóstwo książek.

Mam nadzieję, że to trochę pomaga, myślę, że widać z powyższego, że dodanie większej impedancji do kondensatorów sprawiłoby, że byłyby mniej skuteczne (no cóż, niektórzy spierają się o tłumienie ...). W rzeczywistości, jeśli przyjrzysz się dokładnie temu obrazowi Altera, zobaczysz pasożytnicze cewki indukcyjne i rezystory, które są częścią każdego kondensatora w świecie rzeczywistym i jego montażu. Ludzie projektujący szybkie tablice, w których oddzielanie się zaczyna być naprawdę ważne, spędzają dużo czasu, minimalizując układ i wybierając komponenty o najniższych wartościach pasożytniczych.

Zasadniczo masz rację. Potrzebny jest kondensator odsprzęgający, ponieważ

• ślad od źródła zasilania do zużywającego się układu zachowuje się jak cewka indukcyjna
• samo źródło zasilania nie jest nieskończenie szybkie, mniej więcej zachowuje się jak idealne źródło zasilania z małą cewką szeregową

kondensator odsprzęgający i te indukcyjności tworzą filtr dolnoprzepustowy / górnoprzepustowy. Lub inaczej mówiąc, stabilizują napięcie, które odbiera układ scalony.

Nie tylko ślady miedzi, wszystkie rezystancje pasożytnicze: impedancja wejściowa ujścia prądu, impedancja wyjściowa źródła itp. (Zależy od badanych częstotliwości)

Właściwie patrząc na idealny system, rezystor szeregowy ma zero. Dlatego napięcia prądu stałego nie są przenoszone, podczas gdy napięcia prądu przemiennego są idealnie przesyłane (jak zwarcie). To nie jest jak standardowy filtr, w którym oblicza się częstotliwość, chodzi raczej o oddzielenie systemu od części źródła prądu stałego. W normalnym filtrze górnoprzepustowym rezystor łączy się z rezystorem uziemiającym, a nie szeregowym.

Nie służy to do filtrowania określonej częstotliwości, służy do transmisji tylko sygnału (część ac). Dlatego nazywa się kondensatorem odsprzęgającym.