¿Cómo elegir la variante de capacitor de desacoplamiento / bypass correcta para los rieles de alimentación opAmp?

Hay una diferencia entre el desacoplamiento del amplificador operacional y, por ejemplo, el desacoplamiento de los chips lógicos.

El propósito de los condensadores de derivación es proporcionar una impedancia suficientemente baja en los rieles de alimentación en todo el rango de frecuencia del amplificador operacional. Los diferentes tipos de amplificadores operacionales tienen un rango de frecuencia muy diferente: Ganancia de ancho de banda El producto (de hecho, generalmente define el ancho de banda) varía de 1 MHz a 4 GHz, al menos. Entonces, la idea de desacoplar los amplificadores operacionales de 4 GHz por 22 uF es una idea realmente extraña. Tienen una impedancia demasiado alta en el rango de GHz. Simplemente no hacen nada para desacoplarse. Lo más probable es que el amplificador operacional no sea estable con tal desacoplamiento.

Los requisitos de desacoplamiento de los amplificadores operacionales más comunes dependen de la calidad de los rieles de suministro. Los rieles de baja inductancia y baja impedancia no necesitan mucha capacitancia para desacoplarse. Puedes hacerlo perfectamente con 68 nF o incluso 47 nF. Es una buena opción en PCB de 4 (o más) capas con planicies de energía.

Sin embargo, en 2 capas de PCB, la impedancia activa y reactiva de los cables de alimentación puede ser alta; puede requerir 100 nF en paralelo con pocos condensadores uF.

Otro propósito es filtrar algunas interferencias de CA o voltajes similares encontrados en los rieles de suministro. Para obtener este efecto, necesita usar perlas de ferrita (o resistencias) entre el riel de alimentación y el AMP OP. Los resistores no son una buena opción ya que aumentan la caída de voltaje en DC.

Por lo tanto, los condensadores de bypass óptimos dependen de:

1. Gane el producto de ancho de banda de su OP AMP;
2. La calidad de su PCB;
3. "Pureza" de sus rieles eléctricos.

Las reglas básicas son:

1. Use condensadores pequeños 0402 (10 nF - 68 nF) para amplificadores operacionales realmente rápidos
2. Utilice 68 nF - 100 nF en amplificadores operacionales "normales" con un diseño de PCB razonablemente bueno
3. Use 68 nF - 100 nF en paralelo con capacitores más grandes (> 2.2 uF) si los rieles de alimentación son largos;
4. Use 100 nF y cuentas de ferrita si espera alguna interferencia de los rieles de alimentación;
5. Use condensadores más grandes para amplificadores operacionales con alta corriente de salida: no menos de 100 nF en 500 mA de corriente de salida.

El propósito de los condensadores en los rieles es desacoplar (suavizar o cortocircuitar) cualquier CA de CC.

0.1 o 100nF se usa generalmente para suavizar las frecuencias más altas y los bordes transitorios (fallas) que podrían encontrar su camino hacia la salida del amplificador operacional.

A veces es importante asegurarse de que las frecuencias más bajas (como 50Hz) se eliminen o reduzcan sustancialmente. En este caso, se usa un condensador de gran valor (generalmente electrolítico), a veces con una resistencia de serie pequeña para dar el alisado requerido.

¿Por qué no usar un condensador más grande en lugar de dos?

Los valores más grandes tienden a tener una mayor pérdida en las frecuencias más altas (se vuelven más resistentes / reactivas), por lo que al colocar dos capacitores diferentes (tipos de) en paralelo (por ejemplo, 10uF, 0.1uF), aumenta el rango de frecuencia efectivo del desacoplamiento. .