¿Se requieren derivadores de capacitores en sistemas lógicos digitales de baja frecuencia?

El factor relevante son los tiempos de subida / bajada, no la velocidad de reloj. Aquí hay dos a href="http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/an13/an1325.pdf"> documentos relevantes . Convencionalmente, los diseñadores se adhieren a un límite de 100nF por IC. Tenga en cuenta que sirven para múltiples propósitos: integridad de la señal, ruido de la fuente de alimentación, operación interna del IC, EMI radiada, susceptibilidad a la EMI. Usar un SMT 0805 o más pequeño (más pequeño es mejor) no debería ocupar mucho espacio en el tablero.

Cuando se trata de desacoplamiento, la frecuencia de reloj rara vez es lo que determina cómo hacerlo. La determinación primaria en chips simples (como quad-gates, buffers, etc.) es la velocidad de borde (o velocidad de giro) de las señales de salida. Cuanto más rápida sea la señal de las transiciones de 0 a 1 y de 1 a 0, la velocidad de borde. Cuanto más rápida sea la tasa de borde, más se requieren las tapas de desacoplamiento.

La tasa de borde es aún muy importante para los chips complejos, pero la lógica dentro del chip también se convierte en un factor importante. Esencialmente, hay señales dentro del chip que también están en transición, y aunque no puedes verlas ni probarlas, son importantes.

Las tapas de desacoplamiento son importantes, no las escatimes, especialmente cuando el cableado de distribución de energía tiene más impedancia de la que desearías, como en una placa de pruebas.

Mi inclinación sería suponer que si un chip no tiene un límite de desvío, las salidas y el estado interno pueden ser aleatorizados aleatoriamente por unos pocos nanosegundos en cualquier momento, cualquiera de las entradas o el estado interno cambian. Si esto causara efectos adversos, use una tapa de bypass. Si esto no causara ningún efecto adverso (por ejemplo, debido a que las salidas del chip solo se muestrearán mucho después de que las entradas hayan cambiado, y porque los cambios de entrada están lo suficientemente alejados como para que el ruido de salida no cause emisiones de RF no deseadas) las tapas de bypass probablemente se pueden omitir. Tenga en cuenta que según esta definición, casi cualquier parte con cualquier tipo de enclavamiento necesitará una tapa de derivación; Si el estado de los pines de salida de un dispositivo siempre será irrelevante para cualquier circuito descendente o si no se determinará de manera inequívoca mediante las entradas, cualquier enclavamiento será irrelevante.

La razón por la que los condensadores se colocan entre el (los) pin (s) de alimentación del IC y el retorno de la alimentación (tierra) generalmente es para filtrar el ruido producido cuando los impulsos de corriente son absorbidos por el IC (perdón si estoy diciendo lo obvio). Esto es principalmente una consideración con los CI digitales, no tanto con los amplificadores lineales. Los circuitos digitales CMOS, por ejemplo, generalmente solo consumen corriente cuando cambian. Por lo tanto, la corriente de suministro tiende a ir en pulsos. Estos impulsos de corriente crean un ruido de voltaje a medida que fluyen a través de la resistencia de interconexión finita entre la fuente de alimentación y el IC. Además, la fuente de alimentación (o batería) generalmente tendrá una resistencia de salida finita que tendrá una caída de voltaje a través de ella a medida que la corriente se extraiga de la fuente de alimentación. Y como muchos circuitos suelen compartir una oferta, todos ven este ruido, lo que no es bueno para los circuitos sensibles.

Sin embargo, con un filtro "local" (desacoplamiento) capacitor colocado justo en el pin de suministro de IC, la mayor parte del pulso actual se extraerá del capacitor local y no será necesario que venga de la fuente de alimentación. . Y dado que el pulso es breve, la carga total que se extrae de la tapa será lo suficientemente pequeña como para que la tensión del capacitor caiga solo un poco, por lo que no será necesario que salga mucha corriente del suministro para volver a cargarla en cada conmutación ciclo. Resultado: el ruido en el riel de suministro se reduce considerablemente.

Como han sugerido otros, la frecuencia del reloj no es tanto el problema. La amplitud de los picos actuales es el problema. Cuantos más transistores cambien, más corriente se dibujará. Y dado que los transistores se conmutan muy rápidamente, los pulsos de corriente serán muy breves (esto es algo que se entiende cuando se habla de velocidad de borde o velocidad de giro). Podrías imaginar una situación en la que muchos transistores cambian sincrónicamente a 10Hz y generan picos de corriente gigantescos. De hecho, la velocidad del reloj juega un papel importante, pero no la única.

El desacoplamiento es principalmente un problema con los circuitos integrados digitales, pero en general se recomienda usar tapas de desacoplamiento en los rieles, por ejemplo, también en una plataforma, ya que ayudará a filtrar el ruido producido por otros circuitos.

Actualizado: generalmente, la regla de oro sería pegar un 0.1uF en cada pin de potencia. No debería ocupar demasiado espacio. Incluso si la corriente RMS es baja, la corriente pulsada podría ser mayor. Pero si tiene un sistema robusto al ruido (todo digital, pocos componentes, baja potencia, baja corriente), puede que no importe mucho ...

¿Qué motiva su preocupación por los bienes raíces de PCB? Las tapas de 0.1 uF y 1 uF son físicamente pequeñas, y generalmente solo agregan una pequeña complicación de enrutamiento.

¿Haciendo dispositivos de montaje en superficie? Intenta agregar las tapas en la parte posterior del tablero.

¿Haciendo DIPs socketed? Puede obtener enchufes con capacitores incorporados, por lo que podría diseñar sin las tapas y cambiar su zócalo si encuentra que los necesita.

No lo creo. 250 kHz no es de baja frecuencia en lo que se refiere al diseño de PCB y al desacoplamiento. No necesita electrolíticos en cada chip, una cerámica \ $ 1 \, \ mathrm {\ mu F} \ $ SMD debe cubrirlo.