Actualmente ejecuto todos mis dispositivos con baterías y no uso condensadores de desacoplamiento. ¿Son generalmente necesarios / útiles cuando se extrae energía de una batería?
Actualmente ejecuto todos mis dispositivos con baterías y no uso condensadores de desacoplamiento. ¿Son generalmente necesarios / útiles cuando se extrae energía de una batería?
En términos generales, siempre debes usarlos. Es simplemente algo que no puede hacerte daño, pero puede causar problemas serios que ignorar.
Probablemente no haya visto ningún problema importante con sus baterías porque están colocadas relativamente cerca de sus chips y porque tienen una resistencia interna a las señales de mayor frecuencia de arranque.
Esto todavía podría causar problemas de energía en señales de alta frecuencia. Si un microcontrolador funciona a 20MHz, entonces está recibiendo 20e6 pulsos de corriente por segundo. Esto puede no parecer un gran problema, pero cuando cambian suficientes entradas a la vez, puede causar rebote en tierra o muchos problemas similares que vienen con caminos de alta inductancia a tierra.
El artículo wikipedia tiene algunos antecedentes si ayuda.
El trabajo de un condensador de desacoplamiento es "desacoplar" el consumo de energía de sus dispositivos del resto del circuito. Si un condensador de desacoplamiento hace su trabajo, solo medirá un consumo de energía de CC. Eliminan la onda AC.
Hay diferentes términos para desacoplar los condensadores.
Los capacitores a granel actúan como grandes fuentes de energía que pueden suministrar energía durante períodos de tiempo; estos son necesarios para la funcionalidad. Sin una tapa de filtro a granel, tendrá que tener una corriente dependiente del tiempo a medida que el chip extraiga su ciclo de encendido.
Los condensadores de derivación son a menudo de menor valor y están diseñados para terminar frecuencias más altas. A medida que la frecuencia disminuye, la impedancia disminuye para los condensadores. Un condensador de menor valor tiene una impedancia más alta. Estos pequeños condensadores son la columna vertebral de la terminación de las ondas de mayor frecuencia.
Condensadores de década son otro término para los límites de derivación, pero el nombre implica más. Si su tapa de filtro a granel es .1uF, entonces sus límites de década serán .01uF y .001 e incluso .0001uF dependiendo de lo que esté haciendo. Normalmente solo veo el límite de 1 década, pero he tenido que usar 2 o 3 antes.
El desacoplamiento no se trata de suavizar la potencia, el desacoplamiento se trata de suprimir el ruido de alta frecuencia generado por los circuitos que generan señales de alta velocidad de giro, especialmente los circuitos lógicos.
Cuando un nodo cambia a través de varios voltios en cuestión de nanosegundos, se necesita un breve intervalo de corriente para cargar / descargar la capacidad en ese nodo. Si tiene un montón de cables de suministro de IC compartidos, la inductancia en las líneas de suministro significa que los trozos de corriente que entran en un IC se traducen en caídas de voltaje de suministro para los otros IC, y esto puede provocar errores en los estados no deseados.
La razón por la que adhiere un buen límite de alta frecuencia a cada IC es para proporcionar individualmente estos tragos de corriente, por lo que "desacopla" las demandas de suministro de los IC entre sí.
Son útiles porque los dispositivos que consumen energía también pueden causar ondulaciones, no solo el regulador. Por ejemplo, un microcontrolador consumirá más corriente en un flanco ascendente de reloj y menos de lo contrario. Este consumo hace que la tensión de alimentación se reduzca ligeramente. Si todo se está acabando en el mismo reloj, empeora. Con un condensador en las clavijas de alimentación, hay una reserva disponible para minimizar esta ondulación. Es una buena idea.
Una batería tiene una resistencia interna. Los pulsos de corriente consumidos por los microcontroladores y otras lógicas digitales pueden causar caídas en el voltaje de la batería. Es necesaria una tapa de desacoplamiento a granel (10µF o menos) a través de los rieles de alimentación para evitar que las grandes inmersiones causen problemas. No olvide que también son necesarias pequeñas tapas de 100 nF en los Vdds de todos los circuitos integrados de lógica digital para proporcionar una fuente de corriente local. La inductancia de los rastros en su PCB hará que esto sea necesario, o puede descubrir errores extraños e inusuales que están afectando su circuito.
Cada vez que un transistor cambia de estado en un sistema digital, se necesita un poco de corriente para cambiar. Las toneladas de los transistores en un chip lógico o microcontrolador están cambiando casi en el mismo instante. Cuando eso sucede, la potencia consumida por el chip aumenta brevemente. Los condensadores de desvío (o desacoplamiento) ayudan a suministrar esa energía para que esos picos de carga breves no causen que la tensión de alimentación de otros chips caiga. (Especialmente porque los otros chips podrían necesitar brevemente su propio aumento de corriente al mismo tiempo).
Es por eso que desea que las tapas sean muy rápidas (pequeñas, de baja ESR) ubicadas cerca de cada IC, tan cerca de los pines de alimentación como sea posible.
Las tapas grandes cerca de la fuente de alimentación proporcionan la corriente para transportar la carga mientras que la alimentación de CA pasa por 0V, y las tapas pequeñas / medianas cerca de la fuente ayudan a rellenar las tapas de desvío dispersas por todo el tablero.
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