Múltiples capacitores paralelos idénticos

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¿Alguien puede explicar por qué algunos ingenieros usan varios condensadores paralelos idénticos en las entradas de alimentación de la MCU, las entradas de alimentación de la memoria ... A veces hay hasta 6, 7 o incluso 8! Aquí hay un ejemplo que encontré para LPC4088.

Estomeconfundeporquenormalmenteusouncondensadorelectrolíticogrande(paratratarlaondulacióndebajafrecuencia)yuncondensadorcerámicopequeño(paratratarelruidodealtafrecuencia)enparalelo...Asícomosedescribe here .

¿Tiene algo que ver con la impedancia de entrada de los pines VDD / VDDR en la imagen? VDD es 3.3V y se suministra a través de un regulador LM117-3V3 como este:

ParecequenopuedoencontrarlainformaciónsobrelaimpedanciadeentradaparalospinesVDDyVDDRen LPC4088 hoja de datos .

    
pregunta 71GA

5 respuestas

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Normalmente, se desea un condensador de desacoplamiento (generalmente cerámico) físicamente cerca de cada pin de potencia para minimizar los efectos de la inductancia parásita. Es por esto que se utilizan múltiples capacitores.

Dado que el esquema no está pensado normalmente para reflejar el diseño físico, estos condensadores simplemente se agrupan en un lugar conveniente. Las notas del ingeniero de diseño al ingeniero de diseño (especialmente si son personas diferentes) explican lo que se necesita en términos de diseño físico. Estas notas pueden aparecer en el esquema mismo, o en un documento de reglas de diseño separado.

También hay otras razones para usar capacitores múltiples. Estos tienden a aparecer más con respecto a los condensadores más grandes (por ejemplo, electrolíticos) utilizados en los circuitos de manejo de energía, como las fuentes de alimentación de conmutación.

  • A veces, un solo condensador no cabe en el espacio disponible, mientras que varios condensadores más pequeños sí lo hacen.

  • En ocasiones, un solo capacitor no podrá manejar la corriente alterna (rizado), mientras que varios capacitores más pequeños lo harán.

respondido por el Dave Tweed
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EDIT: Er, oops, logré pasar por alto que esto era específicamente sobre el desacoplamiento de los condensadores. Sin embargo, a continuación se muestran algunas de las razones generales por las que uno podría querer poner varios capacitores en paralelo, así que lo dejaré a menos que otros piensen que deberían eliminarse.

Hay varias razones por las que esto puede ser beneficioso.

Primero, y quizás lo más obvio, es que a veces es más barato obtener diez condensadores pequeños que obtener uno con diez veces la capacidad. Especialmente si necesita una capacitancia muy grande, esta puede ser una buena opción.

Uno menos obvio, pero aún importante, es que poner los condensadores en paralelo da como resultado una resistencia en serie equivalente más baja que un solo condensador de mayor valor. La ESR es un problema importante en situaciones como cambiar las fuentes de alimentación, ya que es un componente importante de la pérdida de energía.

Y una razón más en la que puedo pensar es que, si experimentan corrientes muy altas, los capacitores múltiples no solo reducirían el ESR y, por lo tanto, reducirían el calor generado, sino que también distribuirían el calor entre los diferentes capacitores, y El área de superficie más grande permite un enfriamiento más efectivo. Así que hay menos calor y es más fácil deshacerse de él.

    
respondido por el Hearth
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Como han mencionado otros, es probable que solo hayan sido dibujados de esa manera porque el diseñador decidió que deberían tener muchos topes debido al número de pines. Probablemente los dibujaron en grupo en lugar de asignarlos porque, al observar la distribución de energía en el dispositivo a continuación, sería bastante difícil decidir dónde colocarlos.

En realidad, es uno de esos casos en los que tener algo en la parte posterior del tablero tiene mucho sentido.

En realidad me sorprende que solo haya seis de ellos.

    
respondido por el Trevor_G
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Todas las tapas tienen un circuito equivalente basado en química, construcción y geometría con un mínimo de ESR, C, Rleak, componentes de ESL que se muestran a continuación. Algunos tienen aún más complejos equívocos. Por eso, la sustitución de la tapa debe tener en cuenta la aplicación, el esquema, las notas de diseño y el diseño para garantizar que no haya problemas técnicos.

  

Esta es la realidad de la electrónica cuando los tiempos de aumento de alta velocidad cambian la capacidad de conmutación del conmutador CMOS de descarga para eliminar los márgenes de la señal mediante un desacoplamiento adecuado de la alimentación y la tierra.

     

Esta es también la razón por la que algunas personas usan ECL y CML debido a la falta de picos de corriente de la lógica diferencial del modo actual cuando operan a velocidades lógicas extremas y necesitan alta inmunidad al ruido.

Los MLCC son típicamente 2x1 LxW como 1206, 603 402 y por lo tanto tienen una cierta inductancia basada en este tamaño. Pero generalmente tienen una constante de tiempo muy baja en comparación con los electrolíticos cuando se usa el valor ESR * C = T, lo que significa que la frecuencia superior cerca de 1 / T puede ser mucho mayor para el desacoplamiento de ESR.

  • el LLCW especial bajo en ESL utiliza LxW = 1x2 justo lo contrario para reducir la inductancia y así aumentar la SRF, \ $ f = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ $ hecho por compañías como Murata y TDK.

Ahora, cuando colocas muchas mayúsculas de 2x1 en paralelo, de manera que el LxW se hace ancho n, logras lo mismo reduciendo a L / n y, por lo tanto, elevando SRF en \ $ \ sqrt n \ $ mientras que reduzcas el ESR en n de tal manera que el resultado es mucho mejor que un MLCC grande del mismo valor de uF. Una ESR demasiado baja también puede aumentar la Q de los picos SRF, cuando se utilizan múltiples C ESR ultra bajas, así que lea los detalles de Murata TDK si aún no entiende.

Esto es significativo, cuando tienes que suprimir los picos de corriente de la lógica CMOS con > = 1ns tiempos de aumento que tienen una capacitancia de Coss de salida y de 25 a 50 Ω RdsOn para 74ALVCxx o ARM uC's o hasta 50 Ω para 74ALCxx CMOS. Los costos aumentan con RdsOn reducido en MOSFET, pero también se reducen con el tamaño litográfico. Si imagina un divisor de capacitancia con un voltaje conmutado Vss, no solo es importante la relación ESR / RdsOn, sino también la Coss / C (f) neta para el desacoplamiento durante muchas décadas de f.

El otro factor se distribuye en Caps para que la inductancia de la vía no cause una SRF más baja que la requerida y una ubicación más cercana de la tapa de desacoplamiento a la fuente reduce el ruido de pico Vdd Y Vss. El resultado es a menudo una ondulación no solo debido a los métodos de sonda de alcance deficiente sino también a la función de transferencia de picos con frecuencias resonantes y reducción de la relación C y reducción de la relación ESR. (Ambos son divisores de voltaje cuando f < SRF))

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El tiempo de subida varía con la familia CMOS y los picos actuales dependen de la cantidad de interruptores síncronos dentro del IC o grupo de IC

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Porque tienen que estar cerca del pin VSS en particular, filtrando la corriente para este. Esta es solo la forma en que los dibujamos en los esquemas, pero, por supuesto, no tiene ningún sentido colocarlos juntos en algún lugar lejos del micro. Así que la regla es: el capacitor lo más cerca posible del pin Vss

    
respondido por el P__J__

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