IC-Power-Pin-Verbindung für Störfestigkeit und Entkopplung

In anderen Fragen und Antworten wurde viel darüber gesprochen, wie Entkopplungskondensatoren an einen IC angeschlossen werden können, was zu zwei völlig entgegengesetzten Ansätzen für das Problem führt:

• (a) Platzieren Sie die Entkopplungskondensatoren so nahe wie möglich an den IC-Stromversorgungsstiften.
• (b) Verbinden Sie die IC-Leistungsstifte so nah wie möglich an den Leistungsebenen und platzieren Sie dann die Entkopplungskondensatoren so nahe wie möglich, wobei Sie die Durchkontaktierungen beachten.

Nach [ Kraig Mitzner ] ist Option (a) für analoge ICs vorzuziehen. Ich sehe die Logik dahinter, da die Induktivität des Durchkontaktierungs- und des Entkopplungskondensators ein Tiefpass-LC-Filter bilden, das Rauschen von den Pins des IC fernhält. Aber gemäß [ Todd H. Hubbing ], Option (a):

[...] klingt nach einer guten Idee, bis Sie einige realistische Zahlen anwenden und die Kompromisse bewerten. Im Allgemeinen ist jeder Ansatz, der mehr Induktivität hinzufügt (ohne mehr Verlust hinzuzufügen), eine schlechte Idee. Strom- und Erdungsstifte eines aktiven Geräts sollten im Allgemeinen direkt mit den Leistungsebenen verbunden werden.

Zu Option (b) sagt [ Kraig Mitzner ] (der Autor der obigen Abbildung), dass dies für digitale Schaltungen vorzuziehen ist, erklärt jedoch nicht, warum. Ich verstehe, dass in Option (b) die Induktionsschleifen so klein wie möglich gehalten werden; Trotzdem können Schaltgeräusche vom IC leicht in die Leistungsebenen gelangen, was ich vermeiden möchte.

Sind diese Empfehlungen korrekt? Auf welcher genauen Begründung basieren sie?

BEARBEITEN: Beachten Sie, dass die Durchkontaktierung vom IC zum Kondensator und die Durchkontaktierungen so kurz wie möglich gehalten werden. Sie sind in der Abbildung nur zur Veranschaulichung als lange Spuren dargestellt.

Wenn Sie einige grundlegende Simulationen mit übertriebenen Werten ausführen, ist es offensichtlich, dass Sie am Ende die Spike-Höhe gegen die Ringhöhe austauschen.

Mit Schaltung A erhalten Sie weniger Spitzen am IC Vcc-Pin und mehr Ring, und mit Schaltung B ist das Gegenteil der Fall.

Beachten Sie den Strom in der Spur zum Kondensator in Schaltung B, der sich jedoch umkehrt.

Die andere Option, die Sie nicht gezeigt haben, besteht darin, die Leistungsebene unter den IC zu stellen, damit die Leiterbahnlängen gleich sind. Dies gibt Ihnen das Beste aus beiden Welten, wie im dritten Diagramm gezeigt. Wiederum kehrt sich der Strom in der Kappenlinie um.

Aus diesen Diagrammen würde ich tatsächlich sagen, dass Schaltung A für Digital besser ist, da Störkanten problematischer als Welligkeit sind und Schaltung B für Analog besser ist. Letztendlich ist C am besten. Aber wenn es um Begriffe wie "besser" geht, kommt die Meinung ins Spiel.

Letztendlich müssen Sie den Kondensator und die Durchkontaktierung so nah wie möglich am Pin halten, indem Sie minimale Spuren zwischen ihnen verwenden, um die Induktivität der Spuren zu minimieren. Zum Beispiel mit einer engen Pad / Via-Kombination, wie in Peufeus Antwort angegeben.

Für die niedrigste Induktivität platzieren Sie die Durchkontaktierungs-Erdungsebene an der Seite der Kappe anstatt am Ende einer dünnen Spur. Sie können zwei Durchkontaktierungen anbringen, eine auf jeder Seite, es ist sogar noch besser.

(Lesen Sie die Quelle )

In Anbetracht der gezeigten Schaltung befindet sich der IC nun im SOP- oder SSOP-Gehäuse, was bedeutet, dass mehr als 5 nH Bonddraht und Leadframe-Induktivität im Gehäuse vorhanden sind. Eine zusätzliche nH Spurinduktivität in der Stromleitung spielt keine Rolle. Wenn es sich um einen digitalen Chip handelt, wird mit den Fußabdrücken auf der rechten Seite des Bildes eine optimale Entkopplung der Ebene erreicht, und Sie können den Stromanschluss des IC mit dem Pad der Kappe verbinden.

Wenn dies ein empfindlicher analoger Chip in einer digitalen Ebene ist, ist das Hinzufügen eines Widerstands und / oder eines Ferrits vor der Kappe eine viel bessere Idee.