¿La regla de “dos condensadores de bypass / desacoplamiento”?

Los condensadores reales tienen inductancia y resistencia. El objetivo de un condensador de derivación es responder rápidamente a los transitorios de corriente para mantener un voltaje estable. La inductancia y la resistencia de la serie son contrarias a ese objetivo.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

A medida que aumenta la corriente a través de los condensadores, la tensión sobre las resistencias aumenta según la ley de Ohm. Esto es contrario al objetivo de mantener un voltaje estable. A medida que cambia la corriente a través del capacitor, también cambia el voltaje a través de los inductores (recuerde: \ $ v = L \ frac {di} {dt} \ $), nuevamente en contra del objetivo.

Al poner los capacitores en paralelo, las capacitancias se suman. Por lo general, esto es bueno, porque una mayor capacidad resiste los cambios de voltaje con mayor fuerza.

$$ C_ {vigente} = C_1 + C_2 + C_3 $$

Al mismo tiempo, las resistencias paralelas o las inductancias disminuyen efectivamente. La inductancia efectiva (las resistencias son similares) de este circuito es

$$ L_ {vigente} = \ dfrac {1} {\ dfrac {1} {L_1} + \ dfrac {1} {L_2} + \ dfrac {1} {L_3}} $$

Por lo tanto, los capacitores paralelos aumentan las cosas que desea (capacitancia) y disminuyen las que no quiere (inductancia, resistencia).

Además, los condensadores de bajo valor, en virtud de su tamaño más pequeño, tienden a tener una inductancia más baja y, por lo tanto, son más adecuados para operaciones de mayor frecuencia.

Por supuesto, esto solo funciona hasta cierto punto, porque cualquier forma real de conectar condensadores en paralelo agrega inductancia. En algún momento hay suficiente inductancia agregada por el camino a un condensador adicional que no es beneficioso. Obtener el diseño justo para minimizar la inductancia es una parte importante del diseño de circuitos de alta frecuencia. Echa un vistazo a todos los condensadores alrededor de una CPU para una idea. Aquí, puedes ver muchos en el centro del zócalo, y hay aún más en la parte inferior del tablero que no están visibles:

enlace

Verá que el condensador grande se refiere a un "banco" o condensadores "a granel". Los más pequeños son, por supuesto, también condensadores de "bypass". La idea básica es que, en el mundo real, los parásitos de un condensador no son ideales. Su capacitor "de banco" ayudará a reducir el consumo de energía transitoria (cambios en el cambio de la corriente real) pero, debido a problemas del mundo real, si el ruido de RF (EMI) entra en la línea, el capacitor de derivación más pequeño permitirá que el ruido se quede corto a tierra antes de llega a tu IC. Además, estos dos condensadores ayudarán a suprimir los transitorios de conmutación, así como a mejorar el aislamiento entre circuitos.

A pesar de que la física es la misma, la terminología se ve alterada en su función. Los "condensadores" del banco "proporcionan" un pequeño cargo adicional (como un banco de carga). Los "bypass" permiten que el ruido evite su IC sin dañar la señal. Los condensadores de "suavizado" reducen la ondulación de la fuente de alimentación. Los condensadores de "desacoplamiento" aíslan dos partes de un circuito.

Entonces, en la práctica, coloca un límite bancario junto a un límite de desvío y ahí están sus 10uF y 0.1uF. Pero dos es simplemente arbitrario. ¿Tienes algo de RF en tu tablero? También podría necesitar un límite de 1nF.

En esta imagen se puede ver un ejemplo simple de la impedancia del mundo real. Una tapa ideal sería una gran pendiente descendente para siempre. Sin embargo, las mayúsculas más pequeñas son mejores en frecuencias más altas en el mundo real. Entonces, apila DOS (o TRES, o SIN EMBARGO) uno al lado del otro para obtener la impedancia total más baja.

Sin embargo, he leído opiniones disidentes sobre esto, diciendo que la auto resonancia entre los dos crea realmente una ALTA impedancia en ciertas frecuencias y debe evitarse, pero eso es para otra pregunta.

Intentaré ponerlo un poco más simple.

Las tapas más pequeñas se llaman tapas de derivación, pero su propósito principal es lidiar con picos de alta frecuencia. Tienen que ser pequeños para descargar y cargar rápidamente en respuesta a la frecuencia con la que entran los picos.

Las mayúsculas más grandes se denominan mayúsculas y mayúsculas, y éstas tratan con oscilaciones de corriente más grandes. Principalmente, si pones repentinamente una carga enorme en un riel, necesitarás tapas más grandes para ayudar a suministrar la nueva carga.

Además de eso, tener dos condensadores también ayuda a reducir su resistencia equivalente en serie (ESR), un atributo variable hereditario, y esto es especialmente importante cuando se realizan suministros de energía a bordo.