Bypass-Kappen auf HF-Platine: Warum gibt es drei Kappen unterschiedlicher Größe parallel?

Schauen Sie sich diese Evaluierungskarte für einen HF-Verstärker mit variabler Verstärkung an ( Datenblatt ):

J5-J10 sind für den Anschluss an Gleichstrom vorgesehen (mit Ausnahme von J6, einer analogen DC-Steuerspannung). Alle diese Leitungen haben drei Kondensatoren parallel. Nehmen Sie zum Beispiel den mit J10 verbundenen Trace. Auf Ihrem Weg von J10 zum Pin auf dem Chip durchlaufen Sie diese drei Kondensatoren:

Ein 2,2-µF-Kondensator in einem großen Gehäuse (im Datenblatt "CASE A" genannt)
Ein 1000 pF Kondensator in einem 0603 Gehäuse
Ein 100 pF Kondensator in einem 0402 Gehäuse

Warum werden drei parallele Kappen anstelle einer 3,3-µF-Kappe verwendet? Warum haben alle eine unterschiedliche Packungsgröße? Ist die Reihenfolge wichtig (dh ist es wichtig, dass die Kondensatoren mit dem kleinsten Wert näher am Chip liegen?

amplifier rf bypass-capacitor

— Mahkoe
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Antworten:

Bei einem dieletrischen Typ ist der Kondensator umso kleiner, typischerweise weniger parasitäre Induktivität (besseres Ansprechverhalten bei höheren Frequenzen), aber auch weniger Kapazität. Sie können Größen, Werte und Typen von Kondensatoren mischen, um eine erforderliche Reaktion zu erzielen, die breiter ist als die, die ein einzelner bieten kann. Es geht nicht nur um den Kapazitätswert.

Diese Bilder fassen es ziemlich gut zusammen:

Aus " EEVblog # 859 - Bypass-Kondensator-Tutorial ".

Und

Aus " Intersil - Auswahl und Verwendung von Bypass-Kondensatoren - AN1325 "

Aus " TI - High-Speed Layout Guidelines "

— Wesley Lee
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Dave ist wirklich froh, dass Sie diese Frage beantwortet haben. Ich auch

— Mahkoe

Ich habe es als Kommentar gepostet, aber ich musste es wirklich als Antwort hinzufügen, um diesen Rahmen zu verwenden. : D

— Wesley Lee

Haben die Kondensatoren des letzten Diagramms ("Abbildung 11") wirklich eine Mindestimpedanz von minus 2 Ohm?!

— Fritz

@Fritz, da der Plot die Form eines Standard-Log-Log-Plots hat, kann es sein, dass die Y-Achse falsch beschriftet wurde. Ich vermute, dass es NICHT "Impedanz [Ohm]" ist, sondern dB.

— Brock Adams

Jeder dieser Kondensatoren hat einen niedrigeren ESL / ESR bei einer anderen Frequenz. In einer Standardanwendung würde man einen Kondensator wählen, der den niedrigsten ESL / ESR bei der Frequenz der erwarteten Stromleitungsschwankungen aufweist. In Systemen, in denen es einen Frequenzbereich gibt, bei dem die Stromleitung schwanken kann, kann sich der Entwickler jedoch für mehrere Kondensatoren entscheiden, um die verschiedenen Frequenzbereiche "abzudecken". Dies ist nur eine Möglichkeit, den ESL / ESR der Bypass-Kondensatoren über einen weiten Frequenzbereich zu minimieren und so ihre Wirksamkeit zu maximieren.

— DerStrom8
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Bedeutet dies, dass die Reihenfolge der Kappen auf dem Weg zum Chip von der Gleichstromquelle unwichtig ist?

— Mahkoe

Es ist sehr wichtig, dass Sie die kleineren so nah wie möglich am aktiven IC halten. Es macht keinen Sinn, eine niedrige ESL-Kappe zu wählen, wenn Sie die Induktivität mit Spuren wieder hinzufügen. Nicht nur die Entfernung, sondern auch das Layout ist sehr wichtig.

— Wesley Lee

Wesley hat Recht, die kleineren Kappen sollten auf jeden Fall näher am Gerät angebracht werden, da sie aufgrund von Spuren am anfälligsten für winzige Änderungen der zusätzlichen Induktivität sind. Alle Kondensatoren sollten so nahe wie möglich an den IC-Stromanschlüssen montiert werden. Stellen Sie außerdem sicher, dass die Stromspuren so angeschlossen sind, dass sie zuerst auf die Kondensatoren "treffen", bevor Sie zum IC gehen. Dies bedeutet, dass Sie beispielsweise nicht nur eine Durchkontaktierung zu einer internen Leistungsebene haben sollten, die mit den Kondensatoren verbunden ist, und eine andere Durchkontaktierung der Ebene direkt mit dem IC-Pad. Dies macht die Bypasskappen unbrauchbar.

— DerStrom8

Dämpfung kann wichtig sein. Setzen Sie einen 1-Ohm-Widerstand zwischen diesen lokalen 3,3 uF und der nächst kleineren Kappe ein.

— Analogsystemsrf

@analogsystemsrf Ich habe das noch nie gesehen. Können Sie bitte eine Quelle angeben?

— DerStrom8