¿Puede un capacitor cerámico multicapa único y grande reemplazar la disposición clásica de condensador de desacoplamiento de cerámica electrolítica +?

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En los diseños clásicos de desacoplamiento, es común ver un condensador electrolítico grande (10 µF o más grande) en paralelo con un condensador cerámico más pequeño (en el rango de 0.1 µF). El capacitor electrolítico más grande puede suministrar más corriente durante un período de tiempo más largo, pero tiene un ESR alto, por lo que se usó un capacitor cerámico para manejar picos de corriente de mayor frecuencia.

Sin embargo, es 2016; Hoy en día, nuestros circuitos funcionan con 1,8 V en lugar de 18 V. Podemos obtener fácilmente tapas cerámicas de hasta 100 µF en las clasificaciones de voltaje que necesitamos.

¿Hay alguna razón por la que todavía necesitemos el diseño clásico de 0.1 µF + 10 µF? ¿Por qué no ir solo con una tapa de cerámica de 10 µF, que tiene una ESR similar a la de 0.1 µF?

Lo pregunto porque he visto una gran cantidad de diseños de referencia que han cambiado sus electrolíticos polarizados a la cerámica, pero aún utilizan el enfoque paralelo de múltiples valores. En un diseño de referencia particular, incluso recuerdo haber visto una cerámica de 22 µF, 0.1 µF y 0.01 µF, todo en paralelo.

    
pregunta Jay Carlson

2 respuestas

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El enfoque sigue siendo relevante hoy. Dave Jones lo explica muy bien en este video (EEVBlog # 859) .

La razón por la que los condensadores de derivación en paralelo sigue siendo relevante es porque la respuesta de frecuencia (es decir, la impedancia real) de los condensadores individuales es diferente debido a los diferentes parásitos. Para obtener una configuración que evite efectivamente un amplio rango de frecuencias, necesita combinar condensadores con diferentes capacitancias nominales (y / o diferentes tecnologías y / o construcciones).

Todo esto tiene poco que ver con la tecnología específica de las tapas electrolíticas. En la electrónica digital moderna, los pines de alimentación de los circuitos integrados digitales generan impulsos repentinos de corriente debido a la conmutación de los circuitos internos. Estos pulsos tienen un gran ancho de banda y necesitan un esquema de derivación que atenúe las caídas de tensión que estos impulsos inducen en los rieles de alimentación.

En otras palabras, si desea mantener constante el voltaje en los rieles, debe atenuar un rango muy grande de frecuencias, y esto no es posible (en general) con un solo capacitor de bypass, especialmente en circuitos digitales con altas tasas de reloj.

Para obtener más información: piense en un solo condensador como un circuito de tanque, donde el condensador puede resonar con su inductancia parásita. Asumiendo un modelo simple en el que un capacitor tiene una sola frecuencia de resonancia, en paralelo a diferentes mayúsculas, con diferentes frecuencias de resonancia, nos permite "combinar" las diferentes respuestas de frecuencias para obtener una respuesta general más plana, por lo tanto, un ancho de banda mayor.

    
respondido por el Lorenzo Donati
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Algunos beneficios de la forma antigua:

  • El valor bajo de 0.1 uF está disponible en paquetes pequeños como 0402 o incluso 0201. Estos paquetes tienen una inductancia parásita más baja, lo que les permite desacoplar transitorios de mayor frecuencia. Esto puede ser particularmente importante si su proyecto necesita ser calificado para emisiones radiadas.

  • Es probable que un electrolítico de tantalio o aluminio tenga una ESR más alta que la pieza de cerámica del mismo valor. Esto puede ser beneficioso para absorber realmente la potencia del circuito en lugar de simplemente reflejar señales transitorias en otros lugares. Por supuesto, si una ESR alta es beneficiosa o no dependerá en gran medida de la naturaleza de la carga desacoplada y del diseño de la placa. Pero es importante tener en cuenta, por ejemplo, si está actualizando un diseño anterior y está considerando reemplazar los electrolíticos con cerámicos.

respondido por el The Photon

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