Размер развязывающих конденсаторов в цифровых схемах

Есть много вопросов о том, как выбрать развязывающие конденсаторы в цифровых системах, но я не нашел ответа на свой конкретный вопрос.

Это некоторые емкости, которые обычно размещаются снаружи в цепях с микроконтроллерами или другими цифровыми цепями между GND и VDD. Их основная роль заключается в снижении колебаний напряжения питания. Одним из таких колебаний является так называемый дребезг земли , который представляет собой падение напряжения питания на паразитном сопротивлении линии питания в моменты, когда транзисторы потребляют больше тока. Это можно увидеть как падение VDD или повышение VGND, как показано на этом графике .

Я видел в некоторых даташитах (и то же самое было написано в некоторых других вопросах), что обычно они выбираются с емкостью 0,1 мкФ (и, конечно, не более 1 мкФ). Но я не понимаю конкретной причины, по которой ставится эта верхняя граница. Я понимаю, что их емкость должна быть довольно высокой (высокая емкость = высокий эффект сглаживания), но почему мы останавливаемся на 0,1 или 1 мкФ? Почему не 10 мкФ, 100 мкФ, в идеале бесконечная F?

Например, в стабилизированном источнике постоянного напряжения я всегда использовал (параллельно, после моста Гретца и до регулятора напряжения) электролитический конденсатор на 15 000 мкФ, и его назначение было, по крайней мере, концептуально похоже на описанное выше.

Ответы (1)

Паразитная индуктивность. Конденсаторы большего размера, как правило, поставляются в больших корпусах, а корпуса большего размера имеют большую паразитную индуктивность и, следовательно, неэффективны на высоких частотах.

Ограничивающим фактором для развязки низких частот является емкость, но ограничивающим фактором для развязки высоких частот является паразитная индуктивность. В идеале, вам лучше использовать наименьший возможный пакет, который вы можете получить, с наибольшей емкостью, доступной в этом корпусе, а затем использовать множество из них параллельно, пока не будет достигнута общая емкость, необходимая для развязки этих более низких частот. Если паразитная индуктивность самого маленького корпуса, который вы можете получить, все еще слишком высока для высоких частот, которые вам нужно развязать, тогда вам нужно перейти на печатные платы со встроенной распределенной емкостью.

ДОБАВЛЕНИЕ:

Катушки индуктивности немного похожи на большие резисторы для высоких частот и маленькие резисторы для низких частот. Единственная причина, по которой нам нужны развязывающие конденсаторы, в первую очередь заключается в том, что все провода и дорожки имеют индуктивность, и внезапные изменения потребляемого тока при переключении цифровых цепей вызывают падения или всплески напряжения на этих индукторах, если через них протекает ток нагрузки. Это проявляется на выводах питания цифровых схем в виде всплесков или падений напряжения, которые нарушают правильное функционирование схемы.

Точно так же паразитная индуктивность в конденсаторе находится последовательно с идеальной емкостью и препятствует легкому прохождению через них высоких частот, что требуется, если конденсатор собирается должным образом развязаться.

Но как эта индуктивность может иметь значение, если напряжение питания примерно равно напряжению постоянного тока?
@ Kinka-Byo DC - это идеализация, но это не совсем верно в том смысле, что это совершенно постоянное напряжение и / или ток. Он однополярный, да, но это не значит, что он не может измениться и остаться однополярным. Потребность в токе меняется в процессе работы цифровых схем. Это означает, что переменный ток едет поверх идеального постоянного тока. Эти требования по току вызывают падение напряжения на присутствующих индуктивностях, поэтому, опять же, напряжение переменного тока превышает постоянное.
Хорошо, большое спасибо. Другой вопрос: каким будет негативное влияние этой паразитной индуктивности?
@ Kinka-Byo Посмотрите, как работает индуктор и как его импеданс меняется с частотой. Затем подумайте, что это будет означать для высоких частот, пытающихся пройти через развязывающий конденсатор, если этот паразитный индуктор будет включен последовательно с развязывающим конденсатором. Кроме того, подумайте о том, что произошло бы, если бы эта паразитная индуктивность располагалась только вдоль провода между источником питания и нагрузкой. Вся причина, по которой нам нужна развязка, в первую очередь заключается в том, что все провода имеют индуктивность. Подумайте о том, что внезапное увеличение или уменьшение тока влияет на напряжение на этой катушке индуктивности, приводящее к нагрузке.
Размер развязывающих конденсаторов в цифровых схемах
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v