Regel „zwei Bypass- / Entkopplungskondensatoren“?

Ich fand viele Diskussionen über Überbrückungskondensatoren und deren Zweck. Normalerweise werden sie als Paar von 0,1 uF und 10 uF geliefert. Warum muss es ein Paar sein? Hat jemand einen guten Verweis auf ein Papier oder einen Artikel oder könnte er eine gute Erklärung liefern? Ich möchte eine kleine Theorie darüber erhalten, warum ZWEI und der Zweck von JEDEM.

Reale Kondensatoren haben Induktivität und Widerstand. Das Ziel eines Überbrückungskondensators besteht darin, schnell auf Stromstöße zu reagieren, um eine stabile Spannung aufrechtzuerhalten. Die Serieninduktivität und der Serienwiderstand stehen diesem Ziel entgegen.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

$v=L \frac{di}{dt}$

Durch Parallelschalten von Kondensatoren addieren sich die Kapazitäten. In der Regel ist dies gut, da mehr Kapazität Spannungsänderungen stärker widersteht.

Gleichzeitig werden Parallelwiderstände oder Induktivitäten wirksam verringert. Die effektive Induktivität (Widerstände sind ähnlich) dieser Schaltung beträgt

Parallelkondensatoren erhöhen also die gewünschten Werte (Kapazität) und verringern die nicht gewünschten Werte (Induktivität, Widerstand).

Kondensatoren mit niedrigem Wert neigen aufgrund ihrer geringeren Größe dazu, eine geringere Induktivität aufzuweisen und sind daher besser für einen Betrieb mit höherer Frequenz geeignet.

Dies funktioniert natürlich nur bis zu einem gewissen Punkt, da jede echte Möglichkeit, Kondensatoren parallel zu schalten, die Induktivität erhöht. Irgendwann wird durch den Pfad zu einem zusätzlichen Kondensator genügend Induktivität hinzugefügt, so dass dies keinen Nutzen bringt. Die richtige Anordnung zur Minimierung der Induktivität ist ein wesentlicher Bestandteil des Entwurfs von Hochfrequenzschaltungen. Werfen Sie einen Blick auf alle Kondensatoren rund um eine CPU, um eine Vorstellung davon zu bekommen. Hier können Sie viele in der Mitte des Sockels sehen, und es gibt noch mehr auf der Unterseite des Boards, die nicht sichtbar sind:

http://www.ti.com/lit/an/scba007a/scba007a.pdf

Der große Kondensator wird als "Bank" - oder "Bulk" -Kondensator bezeichnet. Die kleineren sind natürlich auch "Bypass" -Kondensatoren. Die Grundidee ist, dass in der realen Welt die Parasiten eines Kondensators nicht ideal sind. Ihr "Bank" -Kondensator hilft bei vorübergehender Leistungsaufnahme (Änderungen der realen Stromänderung), aber aufgrund von Problemen in der realen Welt lässt der kleinere Überbrückungskondensator dieses Rauschen kurz vor Masse liegen, wenn HF-Rauschen (EMI) in die Leitung gelangt kommt zu Ihrem IC. Darüber hinaus tragen beide Kondensatoren dazu bei, Schalttransienten zu unterdrücken und die Isolation zwischen den Schaltkreisen zu verbessern.

Obwohl die Physik dieselbe ist, wird die Terminologie in ihre Funktion geändert. Die "Bank" -Kondensatoren "liefern" einen kleinen Aufpreis (wie eine Gebührenbank). Die "Bypass" -Einheiten ermöglichen es dem Rauschen, Ihren IC zu umgehen, ohne das Signal zu beeinträchtigen. "Glättende" Kondensatoren verringern die Welligkeit der Stromversorgung. Kondensatoren "entkoppeln" isolieren zwei Teile eines Stromkreises.

In der Praxis setzen Sie also eine Bankkappe neben eine Bypasskappe, und es gibt Ihre 10uF und 0,1uF. Aber zwei sind nur willkürlich. Hast du ein bisschen RF auf deinem Board? Benötigt möglicherweise auch eine 1nF-Kappe.

Ein einfaches Beispiel für die Impedanz in der Realität ist in diesem Bild zu sehen. Eine ideale Kappe wäre nur ein großer Abhang für immer. Kleinere Werte sind jedoch bei höheren Frequenzen in der realen Welt besser. Sie stapeln also ZWEI (oder DREI oder JEDOCH VIELE) nebeneinander, um die niedrigste Gesamtimpedanz zu erhalten.

Ich habe jedoch abweichende Meinungen dazu gelesen und gesagt, dass die Eigenresonanz zwischen den beiden bei bestimmten Frequenzen tatsächlich eine HOHE Impedanz erzeugt und vermieden werden sollte, aber das ist eine andere Frage.

Ich werde versuchen, es etwas einfacher auszudrücken.

Die kleineren Kappen werden Bypass-Kappen genannt, ihr Hauptzweck ist jedoch der Umgang mit Hochfrequenzspitzen. Sie müssen klein sein, um sich schnell zu entladen und aufzuladen, je nachdem, wie oft die Spikes eingehen.

Die größeren Kappen werden Bulk-Kappen genannt und befassen sich mit größeren Stromschwankungen. Wenn Sie plötzlich eine große Last auf eine Schiene setzen, benötigen Sie größere Kappen, um die neue Last zu versorgen.

Darüber hinaus trägt die Verwendung von zwei Kondensatoren zur Reduzierung des ESR (Equivalent Series Resistance) bei, einer Eigenschaft, die sich durch unterschiedliche Eigenschaften auszeichnet. Dies ist besonders wichtig, wenn Bordnetzteile hergestellt werden.