Oft werden Entkopplungskappen von 100n bis 1µF über IC-Versorgungsleitungen für digitale Logik platziert.
Sind für analoge Schaltungen Entkopplungskappen erforderlich, wenn die Umgebung auch von Mikrocontrollern und digitaler Logik gemeinsam genutzt wird?
Ich habe sie nie platziert und hatte keine Probleme, aber ich habe noch keine Produktionssachen gemacht, hätte also nicht viel Erfahrung.
Antworten:
In einer gemischten Signalumgebung für die Produktion, die die FCC bestehen muss, ja absolut.
Im Einzelnen müssen Sie sich Ihre aktuelle Nutzung und die vorhandenen Frequenzen ansehen und bestimmen, wie hoch Ihre gesamte Stromversorgungskapazität sein muss, um diese Frequenzen auf den Netzteilen zu minimieren. Andernfalls klingeln die Versorgungsebenen, was ein großes EMI-Problem sein kann.
Sie erhalten eine gewisse Kapazität vom PCB-Stapel, vorausgesetzt, Sie haben Strom- und Masseebenen. In der Regel erhalten Sie dann die erforderliche Kapazität und Größe der Kondensatoren, um Ihr Ziel zu erreichen.
Zum Beispiel können Sie sich etwas einfallen lassen wie:
Dann streuen Sie diese auf logische Weise herum. 1 0,1 uF und 1 10 nF pro Stromanschluss. Ein Tant pro Haupt-IC oder in der Nähe eines Abschnitts kleinerer Strom- / Analog-ICs.
Beim Mixed-Signal-Design müssen Sie immer daran denken, dass ein Signal, nur weil es niederfrequent analog ist, immer noch als EMI-Bedrohung behandelt werden muss. Es wird Transienten vom Rest Ihres Systems auf diesem Signal geben, egal wie erstaunlich Ihre Isolation ist.
Auch hier geht es nicht nur um hohe Geschwindigkeit. Ein System mit einer 25-MHz-Uhr, das diese Probleme leicht hat und die FCC ziemlich kläglich ausfällt (vertrau mir: 0)
Dies hängt wirklich von den verwendeten ICs ab. Im Allgemeinen wird die Entkopplung der Stromversorgung umso wichtiger, je höher die Bandbreite eines analogen Geräts ist. In den meisten Fällen gibt Ihnen das Datenblatt für verschiedene Geräte einen Hinweis darauf, was erforderlich ist. Hochgeschwindigkeitsverstärker oder Komparatoren können Schwingungen ausgesetzt sein, wenn sie nicht korrekt umgangen werden.
Analoge ICs wie Komparatoren und Operationsverstärker müssen mit Sicherheit entkoppelt werden, insbesondere wenn sie als hysteretische Schalter verwendet werden. Sie können ein sehr seltsames Verhalten feststellen (das Hüpfen zwischen Zuständen ist ziemlich häufig), wenn keine gute Entkopplung vorliegt und HF-Rauschen in der Versorgung vorhanden ist.
Aus einem analogen Schaltleistungshintergrund kommend - wenn ich vermute, dass ein Operationsverstärker oder Komparator nicht das tut, was ich denke, dass es sein sollte, überprüfe ich immer die ersten beiden Dinge: (1) Gibt es einen Entkopplungskondensator und (2) Wenn ja, befindet es sich im Layout in einer guten elektrischen Position?
Ein weiterer Punkt, der bei der Entkopplung von Kondensatoren an Operationsverstärkern berücksichtigt werden muss, ist, dass sie von Schiene zu Boden und nicht von Schiene zu Schiene gehen müssen. Zum Beispiel muss ein Operationsverstärker mit +/- 5 V-Schienen einen Kondensator von jeder Schiene zur Erde geben. Dadurch wird sichergestellt, dass der Operationsverstärker die Netzteile ordnungsgemäß entkoppelt hat.
Sie müssen sie auch auf Signalpfaden haben, zum Beispiel hilft ein kleiner Kondensator über dem Rückkopplungswiderstand dem Übergang Ihrer Operationsverstärkerschaltung von einem Simulator zu einer echten Leiterplatte ohne Rauschen und Schwingungen.
Normalerweise wäre ich mit nein gegangen . Der Grund, warum Entkopplungskondensatoren für digitale Schaltungen kritisch sind, besteht darin, dass sie beim Schalten von Zuständen hohe Ströme verwenden können; Der Kondensator reduziert dann die Größe dieser Stromschleife und gleicht den Stromverbrauch aus. Bei analogen Schaltungen ist dies möglicherweise weniger problematisch, obwohl dies manchmal darauf zurückzuführen ist, dass analoge Schaltungen aufgrund des Versorgungsrauschens schlechte Ergebnisse liefern. Empfindliche analoge Schaltkreise werden daher von ihrer eigenen Versorgung getrennt, möglicherweise mit Kondensatoren und Induktivitäten, um die Situation zu glätten.
Ich bin jedoch auch ziemlich unerfahren, also erwarte bald bessere Antworten.
Edit: In der Tat gab es bessere Antworten. Entkoppeln Sie Opamps und insbesondere Komparatoren. Ich bin froh, dass ich etwas gelernt habe!