Анализ развязки питания UC

Я анализирую схемы платы STM32F429 Discovery, в частности схему подачи питания, вот она:введите описание изображения здесь

У меня есть несколько вопросов, которые я не мог решить сам:

  1. Конденсаторы C26 и C25 представляют собой танталовые конденсаторы (используются перед выводом питания АЦП), они имеют емкость 1 мкФ, но, с другой стороны, конденсаторы C42 и C41 имеют емкость 2,2 мкФ и представляют собой дешевые керамические конденсаторы (они используются для внутреннего регулятора напряжения). Вопрос - почему перед АЦП используют танталовые конденсаторы? Можно ли туда воткнуть керамические конденсаторы или алюминиевые электролитические? Тантал дорогой и многие говорят ненадежный, в основном на любом форуме говорят что-то вроде "держись подальше от танталовых колпачков". Каковы последствия использования керамических или алюминиевых электролитических конденсаторов (или даже сквозных электролитов) для развязки АЦП?
  2. Вход питания АЦП в основном представляет собой пи-сеть (при условии, что у нас есть конденсатор рядом с источником питания), за исключением того, что у нас не 1, а 4 конденсатора. Почему бы просто не использовать два конденсатора (большой и маленький, чтобы покрыть больше частот, шунтирующих на землю). Ставить две одинаковые пары конденсаторов кажется излишним, имело бы смысл использовать разные номиналы, как говорит Дэйв .
    Уже не актуально, смотрите комментарии.
  3. Этот вопрос более общий, не только для этой схемы. Часто, когда дело доходит до катушек индуктивности, люди просто говорят: «О, а вот и катушка индуктивности». Я очень очарован тем, как люди относятся к катушкам индуктивности, как будто их можно заменить чем угодно. Насколько большим должен быть индуктор? Означает ли «бусинка», что на самом деле это не индуктор, а ферритовая бусина? Неужели это так неважно, и вы можете поставить все, что у вас есть, неважно, 10 мкГн, 10000 мкГн или маленькая ферритовая бусина?
В аналоговой области нет 4 крышек. Есть два колпачка C26+C31 для аналоговой шины и C25+C30 для Vref. R58 — это вариант, при необходимости просто обеспечивающий другое значение Vref с отдельной развязкой.
О... спасибо за указание, наверное, мои глаза становятся глупыми к вечеру. Хорошо, тогда второй вопрос уже не актуален.
Не могли бы вы опубликовать ссылку на форумы, на которых написано «держитесь подальше от танталовых колпачков»? IIRC некоторые производители регуляторов напряжения рекомендуют тантал из-за их внутреннего сопротивления (IIRC обычно ниже, чем алюминиевый электролитический, и выше, чем керамический). Кроме того, я считаю, что танталовые колпачки имеют более длительный срок службы, чем стандартные алюминиевые электролиты, поэтому мне было бы интересно рассуждение.
@gbulmer Вы еще не видели, как загораются танталы?
@gbulmer: Многие люди избегают тантала, потому что танталовый конденсатор с неправильным обращением может взорваться и загореться. «Неправильное обращение» варьируется от перенапряжения до обратного смещения. Тантал более чувствителен к воздействию более высокого напряжения, чем номинальное, поэтому при использовании его часто снижают.
@gbulmer, вот быстрый поиск в Google , но я вижу, что эта тема обсуждалась много раз, это должно быть легко найти в Google. Даже если они не так плохи, как говорят - они точно в разы дороже керамических или алюминиевых электролитов, если есть возможность использовать альтернативные типы крышек без плохих последствий, я бы не стал использовать тантал, по крайней мере, из-за денег.
- шумная DRAM требует чрезвычайно низкого ESR, развязки шума с низким ESR от аналогового питания до АЦП. - дешевые керамические колпачки используются в переключателе подкачки заряда <= 25 Ом, поэтому ESR не низкий - не отклоняйтесь от предлагаемого критического выбора
@TonyStewart, разве у танталовых колпачков ESR не выше, чем у керамических? См. Источник 1 (таблица внизу) , Источник 2
@ScienceSamovar - мое прочтение этой ссылки таково: 1) старые технологии тантала были ненадежными, 2) вам нужно следить за тем, чтобы их номинальное напряжение никогда не превышалось. Тогда это люди, которые годами успешно использовали их в правильно спроектированном оборудовании. Другие, которые указывают, что материалы несколько опасны, как литий в батареях LiPo. Резюме: спроектируйте схему правильно, обращая внимание на полярность напряжения и запас прочности, и не пытайтесь их сжечь.
@gbulmer, я в основном думал так же, при правильном дизайне не должно быть никаких проблем, но одна только цена тантала заставляет меня хотеть использовать разные колпачки, ЕСЛИ возможно (если это невозможно, то, конечно, нужно их использовать)
Некоторым старым линейным регуляторам для стабильности требуется более высокий ESR из тантала (или низкий ESR из алюминия). В противном случае для 10 мкФ или меньше используйте керамику ( с правильным диэлектриком ), но я не проверял графики тщательно в течение нескольких лет. Но я не профессиональный EE, так что не верьте мне на слово.
Просто предположение, что использование тантала вместо керамики возможно для того, чтобы избежать микрофонного эффекта?
Если у них керамический колпачок параллельно с танталовым, то как это избежит микрофонизма? Может, дизайнеры просто решили утилизировать целую пачку бейсболок, купленных несколько лет назад?
@Али вряд ли. в то время как Ceramic являются микрофонными, но со сверхнизким ESR, они подходят для шунтирования сильноточной логики с низким импедансом, что хуже, чем микрофоны с более высоким импедансом. Всплески DRAM здесь хорошо подавляются. Для аналоговых приложений, где напряжение маломощное и, следовательно, относительно высокий импеданс, таких как АЦП и сенсорные экраны, разработчику разумнее выбрать пластиковые колпачки для значения 0,1 мкФ, но поддерживаемые танталовым шунтом с низким ESR.
Поскольку квадратный колпачок любого размера имеет одинаковую индуктивность (соотношение L/W), широкая параллельная цепочка колпачков, таким образом, имеет более низкий ESL, чем эквивалентный одиночный большой керамический колпачок, когда время нарастания исключительно короткое, а ESL вносит больший потенциальный шум напряжения.

Ответы (1)

Конденсаторы имеют характеристики, обратно пропорциональные между C и ESR, так что C*ESR=T является постоянным для одной и той же конструкции (материал, тип, размер, напряжение).

Существует много типов, и я считаю полезным объяснить низкое ESR с точки зрения эталонной константы, T. Это время является самым быстрым временем, которое вы можете ожидать для зарядки или разрядки конденсатора. Если вы импульс короче, это больше похоже на низкое значение резистора. В идеале оно должно быть равно нулю, но по мере того, как в C уменьшаются заглавные буквы, ESR увеличивается, и наоборот.

Учитывая, что технология крышек за последние десятилетия улучшилась, нынешняя норма такова:

  • T = 100 мкс - 10 000 мкс общего назначения (от маленьких до больших колпачков)
  • T = 10–100 мкс, низкое ESR
  • T = от 0,01 до 10 мкс, сверхнизкое СОЭ

(проблема с некоторыми крышками со сверхнизким ESR заключается в стоимости больших значений пластмассы и микрофонном шуме в керамике на аналоговых источниках питания, который может быть «услышан» АЦП) Керамика COG / NP0 не содержит шума, но имеет более низкий k.

Теперь я просто пошел в DigiKey и искал танталовые конденсаторы 1 мкФ и отсортировал их по самому низкому ESR, с «-» вверху списка (не указано)

Первым элементом был KEMET T491A серии 1206 SMD $0,34(1) с ESRmax = 10 Ом.
http://www.digikey.com/product-detail/en/kemet/T491A105K010AT/399-9449-1-ND/3522981

Затем я проверил ROHM 603 SMD с тем же результатом.

Существуют варианты ESR с рейтингом V.

Затем я искал Квасцы избранные. шапки и в 1uF. Здесь ESR, который был указан, варьировался в основном от 95 до 415 Ом с исключениями до 0,41 (0 шт. и минимальный объем заказа 3 тыс.), 5 и 12 Ом.

Вывод: можно быть осторожным и найти крышку с более низким значением ESR, но если они говорят о тантале, то на это есть веская причина, поскольку твердые типы имеют стабильно низкое значение ESR и в целом не дороже. Твердый тантал всегда имел низкое ESR, в отличие от квасцов, поэтому их не нужно рекламировать как таковые.

Ферритовая бусина повышает импеданс дорожки > 50 МГц (включая спектр тока DRAM).

  • Если в характеристиках шарика указано 50-100 Ом, то при включении «ПРОСТО» конденсатора с низким ESR 1 мкФ этот пульсирующий шум ослабляется от 5:1 до 10:1, а затем еще больше с конденсатором 0,1 мкФ.

Для аналогового Vss пульсации должны быть низкими для Vref АЦП. Пульсации можно измерить с помощью короткого зонда 10:1, штифт и корпус или пружинный зажим на землю <1 см, чтобы избежать индуктивного контура заземления в пробнике > 10 МГц.

я удивлен отсутствием согласия или комментариев здесь
Извините, как-то не заметил этого ответа в своей ленте. Теперь все намного яснее. :)
Вы обнаружите, что мои значения T совпадают со всеми конденсаторами, и отсутствие разногласий подтверждает это. Аккумуляторы также имеют такой же продукт ESR*Cequiv. где чем ниже, тем лучше для тех, которые, как мы знаем, работают лучше всего.
Анализ развязки питания UC
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v