Obecnie używam wszystkich moich gadżetów z baterii i nie używam kondensatorów odsprzęgających. Czy są one generalnie potrzebne / przydatne przy pobieraniu energii z akumulatora?
Ogólnie rzecz biorąc, zawsze powinieneś ich używać. Jest to po prostu coś, co nie może cię zranić, ale może spowodować poważne problemy zignorowanie.
Prawdopodobnie nie widziałeś żadnych poważnych problemów z bateriami, ponieważ są one umieszczone stosunkowo blisko twoich układów i ponieważ mają wewnętrzny opór do tłumienia sygnałów o wyższej częstotliwości.
Może to nadal powodować problemy z mocą w sygnałach o wyższej częstotliwości. Jeśli mikrokontroler pracuje z częstotliwością 20 MHz, wówczas pobierasz 20e6 impulsów prądu pobieranych na sekundę. Może to nie wydawać się dużym problemem, ale gdy wystarczająca liczba wejść zmienia się naraz, możesz powodować odbicie od ziemi lub wiele podobnych problemów, które pojawiają się przy ścieżkach o wysokiej indukcyjności do ziemi.
Artykuł na Wikipedii ma pewne podstawy, jeśli pomaga.
Zadaniem kondensatora odsprzęgającego jest „odsprzęganie” poboru mocy przez urządzenia od reszty obwodu. Jeśli kondensator odsprzęgający spełni swoje zadanie, zmierzysz tylko pobór mocy prądu stałego. Usuwają falę prądu przemiennego.
Istnieją różne warunki dla kondensatorów odsprzęgających.
Te kondensatory luzem działać jako duże źródła mocy, które umożliwia zasilanie przez czas, są one wymagane dla funkcjonalności. Bez nasadki filtra zbiorczego będziesz musiał mieć prąd zależny od czasu, ponieważ twój układ pobiera energię w swoim cyklu.
Kondensatory obejściowe mają często niższą wartość i są zaprojektowane do kończenia wyższych częstotliwości. W miarę zmniejszania częstotliwości maleje impedancja kondensatorów. Kondensator o mniejszej wartości ma wyższą impedancję. Te małe kondensatory są kręgosłupem kończącym fale o wyższej częstotliwości.
Dekadowe kondensatory to kolejny termin na czapki obejściowe, ale nazwa sugeruje więcej. Jeśli twoja nasadka filtra zbiorczego wynosi .1uF, to twoje dekady będą wynosić .01uF i .001, a nawet .0001uF, w zależności od tego, co robisz. Zwykle widzę tylko 1 dekadę, ale wcześniej musiałem użyć 2 lub 3.
Odsprzęganie nie polega na wygładzaniu mocy, odsprzęganie polega na tłumieniu szumu o wysokiej częstotliwości generowanego przez obwody generujące sygnały o wysokiej prędkości narastania, zwłaszcza obwody logiczne.
Kiedy węzeł zmienia się o kilka woltów w ciągu nanosekund, ładowanie / rozładowywanie pojemności w tym węźle wymaga krótkiego odcinka prądu. Jeśli masz kilka współdzielonych przewodów zasilających układu scalonego, indukcyjność w liniach zasilających oznacza, że te prądy prądu wpadające do jednego układu scalonego przekładają się na spadki napięcia zasilania dla pozostałych układów scalonych, a to może doprowadzić do niezamierzonego stanu.
Powodem, dla którego nakładasz dobry pułap wysokiej częstotliwości na każdy układ scalony, jest indywidualne dostarczenie tych łyków prądu, a tym samym „oddzielenie” zapotrzebowania układów scalonych od siebie nawzajem.
źródło
Są one przydatne, ponieważ urządzenia pobierające energię mogą również powodować tętnienia - nie tylko regulator. Na przykład mikrokontroler pobiera więcej prądu na zboczu narastającym zegara, a mniej w przeciwnym razie. Ten ciąg powoduje nieznaczne obniżenie napięcia zasilania. Jeśli wszystko ucieka z tego samego zegara, staje się gorzej. Z kondensatorem na pinach zasilających dostępna jest rezerwa, aby zminimalizować to tętnienie. To dobry pomysł.
źródło
Bateria ma wewnętrzny opór. Impulsy prądu pobierane przez mikrokontrolery i inną cyfrową logikę mogą powodować spadki napięcia akumulatora. Masowa nasadka odsprzęgająca (około 10µF) na szynach zasilających jest niezbędna, aby zapobiec dużym spadkom powodującym problemy. Nie zapominaj, że małe VDD są również konieczne na dyskach Vdds wszystkich cyfrowych układów logicznych, aby zapewnić lokalne źródło prądu. Indukcyjność śladów na płytce drukowanej sprawi, że będą one konieczne, lub możesz odkryć dziwne i nietypowe błędy wpływające na obwód.
źródło
Za każdym razem, gdy tranzystor zmienia stan w systemie cyfrowym, przełączenie zajmuje trochę prądu. Mnóstwo tranzystorów w układzie logicznym lub mikrokontrolerze zmienia się niemal w tej samej chwili. Kiedy tak się dzieje, moc pobierana przez chip na krótko wzrasta. Kondensatory obejściowe (lub odsprzęgające) pomagają dostarczać tę moc, dzięki czemu te krótkie skoki obciążenia nie powodują spadku napięcia zasilania innych układów. (Zwłaszcza, że inne układy mogą jednocześnie potrzebować własnego wzrostu prądu).
Dlatego chcesz, aby bardzo szybkie (małe, niskie ESR) czapki znajdowały się w pobliżu każdego układu scalonego, tak blisko styków zasilania, jak to praktycznie możliwe.
Duże nasadki w pobliżu zasilacza dostarczają prąd do przenoszenia obciążenia, podczas gdy źródło prądu przemiennego przechodzi przez 0 V, a małe / średnie nasadki w pobliżu zasilacza pomagają uzupełnić nasadki obejściowe rozrzucone po całej płycie.
źródło