¿Los chips realmente necesitan múltiples valores de desacoplamiento del capacitor en los mismos paquetes?

Lea la respuesta duplicada de toda la teoría, pero aquí hay una buena regla general:

Los condensadores de mayor valor son menos efectivos en las frecuencias más altas y, por supuesto, los condensadores de menor valor no serán efectivos en una frecuencia más baja.

Los diferentes condensadores, por lo tanto, proporcionan estabilización para una banda de frecuencia diferente. Dependiendo de su aplicación y de la cantidad de 'ruido' que genera en diferentes frecuencias, debe aplicar condensadores con valores específicos para estabilizar el bus de alimentación.

Una regla general es al menos 1-10uF más 100nF, pero el ejemplo anterior parece bastante bueno para un circuito con una alta velocidad de reloj. Para las aplicaciones de audio, desea algo similar, pero con un valor mucho más alto para soportar las demandas del bus de potencia con frecuencias de música.

Q1: Sí, mata las oscilaciones de alta frecuencia y el ruido. P2: No, puede que tenga un problema con el ruido de alta frecuencia.

PS: Los pequeños condensadores deben colocarse lo más cerca posible de los pines IC para minimizar la inductancia entre los pines del capacitor y los pines IC. Los capacitores de mayor valor se pueden colocar más lejos si es necesario.

Esta es una pregunta que me he estado preguntando de vez en cuando, y todavía no he encontrado una respuesta. Hice una simulación con LTSpice para obtener algún tipo de respuesta. Elegí un par de condensadores de Murata casi al azar: 4.7 µF enlace y 100nF enlace

Establecí el ESL para ambos topes a 300p y ESR para 100 nF a 30m y para 4.7 µF a 8m. Con estos valores, su impedancia parece coincidir bastante bien con la de los gráficos de Murata. (Para ser precisos, el ESL no es exactamente el mismo, pero está lo suficientemente cerca, así que usaré el mismo valor)

Simulé con solo 4.7 µF, 4.7 µF + 100 nF y 2 x 4.7µF. Agregué 1 nH de inductancia entre los condensadores, para simular la traza que los conecta.

Losresultadossoninteresantes,peronomuypocovistos La adición de 100 nF aumenta el filtrado, a excepción de la frecuencia de antiresonancia. Agregar otros 4.7 µF tiene el mismo efecto, excepto que no hay antiresonancia. El 100 nF funciona mejor en su frecuencia de auto resonancia, pero su efecto es más pequeño que el rendimiento de filtrado perdido de la antiresonancia. Basándome en esto, solo agregaría capacitores más grandes.

Pero, si por ejemplo tenía un problema de ruido a 30 MHz, entonces tiene sentido agregar ese capacitor de 100 nF, porque filtra bien esa frecuencia.

  

P1: ¿Es ese capacitor de 470pF realmente ayudando?

En su frecuencia de resonancia es. Si no hay ruido en esa frecuencia, entonces no tanto.

  

P2: ¿No tendría sentido reemplazar a los tres con un solo condensador 1uF en un paquete 0201?

Probablemente sería mejor agregar dos capacitores de 1 µF 0201. Luego, si se ejecuta en problemas a una cierta frecuencia, podría cambiar uno de ellos a un condensador que tenga SRF en esa frecuencia. También puede dejar el otro como no montado, pero los condensadores son baratos, así que, ¿para qué molestarse?

  

P3: Cuando las personas dicen que un capacitor de mayor valor es menos útil en frecuencias más altas, ¿cuánto de eso se debe a la capacitancia y cuánto se debe al mayor tamaño del paquete generalmente asociado con mayúsculas más grandes?

Bastante es sobre el tamaño del paquete. Por supuesto, la SRF más alta ayuda de nuevo, pero solo si tiene ruido en esa frecuencia. De lo contrario, es mejor doblar la mayor capacitancia.

La respuesta es simple:

• No hay capacitores 10nF dieléctricos NP0 en tamaño 0201.

La capacidad máxima para estos es de aproximadamente 1nF. Entonces, o necesita un paquete más grande o debe atenerse al dieléctrico X7R, que no se comporta tan bien en > 10MHz.

Poner en paralelo dos tipos diferentes de condensadores, como un electrolítico y un cerámico, proporcionará una baja impedancia sobre un rango de frecuencia mucho más amplio.

Los electrolíticos tienen una inductancia significativa. Su impedancia a altas frecuencias a menudo no será suficiente para evitar un chip. Un condensador cerámico en el rango de 0.01 a 0.1uF o así tendrá una baja impedancia en las decenas de megahertz, típicamente.

Yo uso amplificadores operacionales en circuitos lineales. Los amplificadores operacionales oscilarán y / o mostrarán una respuesta transitoria muy pobre si no se omiten adecuadamente. Soldar un capacitor cerámico de 0.1 uF / 50V directamente a los cables de alimentación del chip, en la parte inferior de la placa. El condensador electrolítico se elige de acuerdo con los requisitos de carga colocados en el chip; 1 a 100 uF es común. El electrolítico debe estar lo más cerca posible del chip, pero 20-30 mm es generalmente aceptable si es necesario.