.

Zdolność kondensatora bocznikującego do redukcji szumów i stabilizacji zasilania w obwodzie zależy od kombinacji czynników. Co najważniejsze, jego pojemność, napięcie i temperatury, jak również fizyczne umieszczenie na pokładzie.

Usually podłączony między VCC i ziemi, kondensator zapewnia niską impedancję ścieżkę, która pozwala składniki AC w linii zasilania DC przejść do ziemi. Działa on również jako rezerwa energii, przechowując ładunek, który pomaga wypełnić spadki napięcia wynikające z wahań obciążenia.

Pomimo zdolności kondensatora do rozwiązania kilku problemów, niewłaściwy wybór lub umieszczenie może spowodować straty mocy, stworzyć dodatkowy szum lub doprowadzić do niestabilnego obwodu.

Oprócz wartości znamionowych, typu i rozmiaru fizycznego, inżynierowie muszą zwracać szczególną uwagę na fizyczne umiejscowienie kondensatora bocznikującego.

Idealna lokalizacja kondensatorów bocznikujących zależy od wielu czynników, w tym układu płyty, funkcji układu lub komponentu, liczby warstw PCB, rozmiaru płyty i innych.

Każda płyta PCB ma swoje specyficzne potrzeby, które projektant musi uwzględnić. Zły wybór kondensatora lub fizyczne umieszczenie z pewnością spowoduje dodatkowe problemy lub awarie obwodu. Aby zapewnić optymalną wydajność, oto najlepsze praktyki dotyczące umieszczania kondensatorów bocznikujących na płytkach elektronicznych.

Idealna lokalizacja do umieszczania kondensatorów bocznikujących jest tak blisko, jak to możliwe, do pinu zasilania komponentu. Umieszczając kondensator bocznikujący bardzo blisko pinu zasilania, zmniejsza wpływ skoków prądu podczas przełączania. Zapewnia on również ścieżkę o niskiej impedancji do masy dla sygnałów szumów AC. Jeśli umieszczony dalej od pinu, dodatkowa długość śladu tworzy dodatkową indukcyjność szeregową, która kończy się obniżeniem częstotliwości rezonansu własnego i użytecznej szerokości pasma kondensatora bypass.

W typowych aplikacjach, zawsze jest pewna odległość między źródłem zasilania i elementów obwodu, takich jak układy scalone. Idealnie, miedziane ścieżki między układami scalonymi a regulatorem mocy powinny działać jak krótkie obwody o zerowej impedancji. Jednak w praktyce tak nie jest i ścieżki będą miały niezerową impedancję, która sprzeciwia się przepływowi prądu, wpływając na napięcie i prąd dostępne dla układu scalonego.

Ścieżki, podobnie jak przewody, będą wykazywać pewną formę rezystancji i indukcyjności. Największą uwagę należy zwrócić na indukcyjność ścieżek, ponieważ ma ona większy wpływ na przepływ prądu. Kiedy układ scalony lub urządzenie aktywne włącza się, pobiera duży prąd z zasilacza.

Idealnie, cały prąd powinien przepływać przez ścieżki bez żadnego oporu lub opóźnienia. Jednak indukcyjność przeciwstawia się szybkości zmian prądu, zapobiegając w ten sposób wzrostowi lub spadkowi prądu wystarczająco szybko, jak jest to wymagane przez urządzenie. Opóźnienie wpływa na proces przełączania, a przebieg wyjściowy może ulec zniekształceniu.

Generalnie, indukcyjność ścieżek rośnie wraz z długością, co wpływa na częstotliwość rezonansową kondensatora, często prowadząc do mniejszej szerokości pasma i niezdolności do tłumienia wszystkich szumów.

Minimalizacja długości śladów zmniejsza indukcyjność, rezystancję i ogólną impedancję.

Wide Bandwidth – Use Multiple Caps

Pojedynczy kondensator jest zazwyczaj najlepiej tłumić hałas w określonym zakresie częstotliwości, ale będzie niewystarczające dla urządzeń pracujących w szerokim zakresie częstotliwości. W aplikacjach o szerokim paśmie przenoszenia, najlepszym rozwiązaniem jest połączenie kilku kondensatorów o różnych wartościach równolegle. Duże kondensatory zapewnią ścieżkę o niskiej impedancji dla niskich częstotliwości, podczas gdy mniejsze kondensatory obsłużą wyższe częstotliwości.

Przy odpowiednim doborze i rozmieszczeniu, projektant może zapewnić ścieżkę o niskiej impedancji dla wszystkich obowiązujących częstotliwości.

Jeśli chodzi o rozmieszczenie, najlepszą praktyką jest ułożenie ich w kolejności rosnącej, zaczynając od kondensatora o najmniejszej wartości najbliżej pinu mocy, a następnie dodawanie większych w kolejności rosnącej.

Mały kondensator reaguje szybciej na sygnały o wysokiej częstotliwości i jest również ładowany przez duży kondensator na drugim końcu. Ponieważ duży kondensator wymaga więcej czasu do ładowania, nie reaguje w odpowiednim czasie na sygnały o wysokiej częstotliwości, ale działa dobrze przy niższych częstotliwościach. W typowej aplikacji wykorzystującej dwa kondensatory równolegle, kondensator 0,1uF jest umieszczony obok pinu zasilania, a następnie większy kondensator 10uF.

Ponieważ ścieżka dodaje pewną rezystancję i indukcyjność, utrzymuj ją tak krótką, jak to możliwe; w przeciwnym razie zwiększy ona ogólną impedancję sygnału szumów.

Underneath and Opposite

Tutaj kondensatory mogą być umieszczone bezpośrednio pod elementami SMT, ale po drugiej stronie płytki. Pozycja bezpośrednio pod układem scalonym zapewnia najkrótszą możliwą długość ścieżki.

Najlepiej, jeśli kondensator można umieścić bezpośrednio na pinach zasilania i masy oraz po przeciwnej stronie układu scalonego.

Umieszczenie kondensatorów bocznikujących pod spodem zwolni miejsce na płytce i da miejsce na więcej przelotek. Poza zwolnieniem miejsca, pomoże to również utrzymać krótszą ścieżkę do masy, ponieważ kondensator może być podłączony bezpośrednio do pinów masy komponentów.

Użyj co najmniej jednego kondensatora bocznikującego na każdym pinie zasilania na urządzeniach z wieloma pinami zasilania. Chociaż urządzenie może pracować z jednym lub dwoma kondensatorami, dobrą praktyką jest dodanie co najmniej jednego kondensatora bocznikującego dla każdego z pinów zasilania i umieszczenie go tak blisko, jak to fizycznie możliwe. Takie umieszczenie zapobiega niestabilności, gdy urządzenie ma kilka wyjść przełączających się jednocześnie.

Jeśli urządzenie pracuje w szerokim zakresie częstotliwości, zaleca się dodanie innych odpowiednich kondensatorów równoległych w kolejności rosnącej.

Połączenie uziemienia

Projektanci powinni użyć najbliższego połączenia uziemienia lub pinu, aby zminimalizować indukcyjność i ułatwić przejście sygnałów szumów AC do uziemienia. Skutecznym sposobem osiągnięcia tego celu jest podłączenie drugich końców kondensatorów bocznikujących do płaszczyzn uziemienia o niskiej impedancji, co można osiągnąć poprzez krótkie długości ścieżek lub przelotek.

Podsumowanie

• Umieść kondensator tak blisko, jak to fizycznie możliwe, do pinu zasilania urządzenia. Zmniejsza to wpływ indukcyjny śladu.
• Przy równoległym stosowaniu wielu kondensatorów umieść najmniejszy kondensator (pod względem wartości) najbliżej pinu zasilania i dodaj pozostałe w kolejności rosnącej.
• Umieść kondensator pod chipem, gdy tylko jest to możliwe.
• Podłącz drugi zacisk kondensatora bezpośrednio do pinu masy urządzenia, gdy odległość jest wystarczająco mała. Jeśli nie, podłącz go do płaszczyzny uziemienia za pomocą najkrótszej ścieżki lub przez przelotkę.

Wniosek

Właściwy dobór i zastosowanie kondensatorów bocznikujących jest najskuteczniejszym sposobem redukcji niepożądanego szumu i zakłóceń w obwodzie elektronicznym. Podłączenie właściwego kondensatora pomiędzy zasilaniem a uziemieniem tworzy ścieżkę o niskiej impedancji dla szumu AC. To również przechowuje energię, aby dbać o spadki napięcia i zapewnić czystą moc, a obwód wolny od noise.

Poza prawidłowym wyborem kondensatora, fizyczne umieszczenie jest krytyczne dla jakości bypassing. Najlepszą praktyką jest umieszczenie kondensatora jak najbliżej pinów zasilania urządzenia.

.