Zasada „dwa kondensatory obejściowe / odsprzęgające”?

16

Znalazłem wiele dyskusji na temat kondensatorów obejściowych i ich przeznaczenia. Zwykle występują w parze 0,1 uF i 10 uF. Dlaczego to musi być para? Czy ktoś ma dobre odniesienie do artykułu lub artykułu, lub może podać dobre wyjaśnienie? Chciałbym poznać małą teorię, dlaczego DWIE i cel KAŻDEGO.

Nazar
źródło

Odpowiedzi:

14

Prawdziwe kondensatory mają indukcyjność i rezystancję. Celem kondensatora obejściowego jest szybka reakcja na przejściowe przebiegi prądu w celu utrzymania stabilnego napięcia. Indukcyjność szeregowa i rezystancja są sprzeczne z tym celem.

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab

v=L.rejaret

Umieszczając kondensatory równolegle, dodaje się pojemności. Zwykle jest to dobre, ponieważ większa pojemność bardziej odporna na zmiany napięcia.

domifafamidotjavmi=do1+do2)+do3)

Jednocześnie skutecznie zmniejszane są równoległe rezystancje lub indukcyjności. Indukcyjność skuteczna (rezystancje są podobne) tego obwodu wynosi

L.mifafamidotjavmi=11L.1+1L.2)+1L.3)

Tak więc równoległe kondensatory zwiększają to, czego chcesz (pojemność) i zmniejszają to, czego nie chcesz (indukcyjność, rezystancja).

Również kondensatory o niskiej wartości, ze względu na ich mniejsze rozmiary, mają zwykle niższą indukcyjność i dlatego są bardziej odpowiednie do pracy na wyższych częstotliwościach.

Oczywiście działa to tylko do pewnego momentu, ponieważ każdy prawdziwy sposób równoległego łączenia kondensatorów dodaje indukcyjności. W pewnym momencie ścieżka indukuje dodatkową indukcyjność do dodatkowego kondensatora, co nie przynosi żadnej korzyści. Właściwe ustawienie układu w celu zminimalizowania indukcyjności jest istotną częścią konstrukcji obwodu wysokiej częstotliwości. Rzuć okiem na wszystkie kondensatory wokół procesora. Tutaj możesz zobaczyć wiele na środku gniazda, a jeszcze więcej na dole planszy, które nie są widoczne:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Phil Frost
źródło
23

http://www.ti.com/lit/an/scba007a/scba007a.pdf

Zobaczysz duży kondensator określany jako kondensatory „bankowe” lub „masowe”. Mniejsze są oczywiście również „omijającymi” kondensatory. Podstawową ideą jest to, że w prawdziwym świecie pasożyty kondensatora nie są idealne. Kondensator „bankowy” pomoże w chwilowym poborze mocy (zmiany w rzeczywistej zmianie prądu), ale z powodu problemów w świecie rzeczywistym, jeśli szum RF (EMI) dostanie się na linię, mniejszy kondensator obejściowy pozwoli temu hałasowi na krótko dotrzeć do ziemi dostaje się do twojego IC. Dodatkowo oba te kondensatory pomogą tłumić stany przejściowe, a także poprawią izolację między obwodami.

Mimo że fizyka jest taka sama, terminologia jest zmieniona w zależności od ich funkcji. Kondensatory „bankowe” zapewniają „trochę dodatkową opłatę (jak bank ładowań). Te „obejściowe” pozwalają szumowi omijać twój układ scalony bez szkody dla sygnału. Kondensatory „wygładzające” zmniejszają tętnienie zasilania. Kondensatory „odsprzęgające” izolują dwie części obwodu.

Tak więc w praktyce stawiasz czapkę bankową obok bypassu i masz swoje 10 uF i 0,1 uF. Ale dwa są po prostu arbitralne. Masz jakieś RF na swojej płycie? Może potrzebować również czapki 1nF.

Prosty przykład impedancji świata rzeczywistego można zobaczyć na tym zdjęciu. Idealna czapka byłaby na zawsze dużym nachyleniem w dół. Jednak mniejsze czapki są lepsze przy wyższych częstotliwościach w świecie rzeczywistym. Tak więc układasz DWIE (lub TRZY, LUB WIELE) obok siebie, aby uzyskać najniższą całkowitą impedancję.

impedancja „układania”

Czytałem jednak zdania odrębne na ten temat , mówiąc, że rezonans między nimi faktycznie powoduje WYSOKĄ impedancję przy określonych częstotliwościach i należy tego unikać, ale to jest inne pytanie.

scld
źródło
3
Naprawdę podoba mi się ta odpowiedź, ale „edit” i „edit 2” na końcu są szczególnie rozpraszające. Dlaczego nie uwzględnić tych informacji w treści odpowiedzi? Jeśli ktoś naprawdę chce zobaczyć historię edycji (a większość ludzi tego nie robi), może zobaczyć ją poprzez link „edytowany X temu” u dołu. Większość ludzi nie dba o to, że zredagowałeś odpowiedź: chcą tylko najbardziej odpowiedniej odpowiedzi, przedstawionej w najbardziej czytelny sposób, przy pierwszym czytaniu.
Phil Frost
4

Spróbuję to uprościć.

Mniejsze czapki nazywane są czapkami obejściowymi, ale ich głównym celem jest radzenie sobie z skokami wysokiej częstotliwości. Muszą być małe, aby rozładować się i szybko ładować w odpowiedzi na częstotliwość pojawiania się kolców.

Większe czapki nazywane są czapkami luzem i dotyczą one większych wahań prądu. Głównie, jeśli nagle umieścisz ogromny ładunek na szynie, będziesz potrzebować większych nakładek, aby pomóc dostarczyć nowy ładunek.

Co więcej, posiadanie dwóch kondensatorów pomaga również zmniejszyć ich rezystancję szeregową (ESR), dziedziczoną zmienną cechę, a to staje się szczególnie ważne przy tworzeniu pokładowych zasilaczy.

Funkyguy
źródło
Jak mały kondensator jest w stanie szybciej rozładowywać się w odpowiedzi na szybkie stany przejściowe? Co rozumiesz przez szybkie rozładowanie: reaguj na przejściowe natężenia prądu, aby szybko utrzymać stabilne napięcie lub opróżnij całą zgromadzoną energię w krótkim czasie? Czy opróżnianie kondensatora zgromadzonej energii jest czymś, co chcesz zrobić?
Phil Frost
1
Fizycznie mały kondensator ma mniejszą indukcyjność i dlatego może szybciej dostarczać swój ładunek (i odzyskiwać go). Niestety fizycznie mały kondensator może przechowywać jedynie stosunkowo niewielką ilość ładunku
Martin Thompson
@MartinThompson Wiem o tym, ale nie tak mówi odpowiedź. Mówi tylko, że „[małe kondensatory] muszą być małe, aby się rozładować i szybko ładować w odpowiedzi na to, jak często pojawiają się skoki”.
Phil Frost
4
Kluczową sprawą jest to, że indukcyjność większego pułapu jest znacząca przy wysokich częstotliwościach związanych z przełączaniem stanów nieustalonych. Zazwyczaj większa nasadka będzie elektrolityczna i są one zbudowane z dwóch warstw folii zwiniętych, a zatem indukcyjności. Ale oferują dużą pojemność na małej przestrzeni, dzięki czemu mogą przechowywać więcej ładunków, ale stosunkowo wolno. Mała nasadka jest zazwyczaj typem dysku, co oznacza znacznie mniej indukcyjności, ale także znacznie mniejszą pojemność w tej samej objętości. W ten sposób każda czapka kompensuje słabe punkty drugiej.
peterG
OK, znowu świetnie, ale odpowiedź tego nie mówi. Mój komentarz miał sugerować ulepszenie odpowiedzi, a nie zabiegać o więcej odpowiedzi jako komentarzy w odpowiedzi innej osoby.
Phil Frost