Capacitatea unui condensator de bypass de a reduce zgomotul și de a stabiliza alimentarea cu energie într-un circuit depinde de o combinație de factori. Cel mai important este capacitatea, tensiunea și temperatura nominală a acestuia, precum și amplasarea fizică pe placă.

De obicei conectat între VCC și masă, condensatorul oferă o cale de impedanță scăzută care permite componentelor de curent alternativ din linia de alimentare de curent continuu să treacă la masă. De asemenea, acesta acționează ca o rezervă de energie, stocând sarcina care ajută la umplerea golurilor de tensiune care apar din cauza fluctuațiilor de sarcină.

În ciuda capacității unui condensator de a rezolva mai multe probleme, alegerea sau plasarea greșită poate cauza pierderi de putere, poate crea zgomot suplimentar sau poate duce la un circuit instabil.

În plus față de valorile nominale, tipul și dimensiunea fizică, inginerii trebuie să acorde o atenție deosebită plasării fizice a condensatorului de bypass.

Localizarea ideală a condensatorilor de bypass depinde de o gamă largă de factori, inclusiv de dispunerea plăcii, funcția cipului sau a componentei, numărul de straturi de PCB, dimensiunea plăcii și multe altele.

Care PCB are propriile nevoi specifice pe care un proiectant trebuie să le abordeze. Alegerea greșită a condensatorului sau plasarea fizică va crea cu siguranță probleme suplimentare sau defecțiuni ale circuitului. Pentru a asigura o performanță optimă, iată care sunt cele mai bune practici pentru plasarea condensatoarelor de bypass pe plăcile electronice.

Localizarea ideală pentru plasarea condensatoarelor de bypass este cât mai aproape posibil de pinul de alimentare al componentei. Prin plasarea condensatorului de bypass foarte aproape de pinul de alimentare, se reduce impactul vârfurilor de curent în timpul comutării. De asemenea, acesta oferă o cale de impedanță joasă către masă pentru semnalele de zgomot de curent alternativ. Dacă este plasat mai departe de pin, lungimea suplimentară a traseului creează o inductanță serie suplimentară care sfârșește prin a scădea frecvența de autorezonanță și lățimea de bandă utilă a condensatorului de bypass.

În aplicațiile tipice, există întotdeauna o anumită distanță între sursa de alimentare și componentele circuitului, cum ar fi circuitele integrate. În mod ideal, traseele de cupru dintre circuitele integrate și regulatorul de putere ar trebui să acționeze ca niște circuite scurte cu impedanță zero. Cu toate acestea, nu este așa în practică, iar urmele vor avea o impedanță diferită de zero care se opune fluxului de curent, afectând astfel tensiunea și curentul disponibile pentru cip.

Urmele, la fel ca firele, vor prezenta o anumită formă de rezistență și inductanță. Lucrul care trebuie să ne preocupe cel mai mult este inductanța din urme, deoarece are un impact mai mare asupra fluxului de putere. Atunci când un circuit integrat sau un dispozitiv activ pornește, acesta atrage un curent mare de la sursa de alimentare.

În mod normal, tot curentul ar trebui să treacă prin urme fără nicio rezistență sau întârziere. Cu toate acestea, inductanța se opune vitezei de variație a curentului, împiedicând astfel curentul să crească sau să scadă suficient de repede, așa cum este necesar pentru dispozitiv. Întârzierea afectează procesul de comutare, iar forma de undă de ieșire poate deveni distorsionată.

În general, inductanța urmelor va crește odată cu lungimea, ceea ce afectează frecvența de rezonanță a condensatorului, ceea ce duce adesea la o lățime de bandă mai mică și la incapacitatea de a suprima tot zgomotul.

Minimizarea lungimii traseelor reduce inductanța, rezistența și impedanța generală.

Lățime de bandă largă – Folosiți mai multe condensatoare

Un singur condensator este, de obicei, cel mai bun pentru suprimarea zgomotului pe o anumită gamă de frecvențe, dar va fi insuficient pentru dispozitivele care funcționează pe o gamă largă de frecvențe. În aplicațiile cu lățime de bandă largă, cea mai bună soluție este conectarea în paralel a mai multor condensatori cu valori diferite. Condensatoarele mari vor asigura o cale de impedanță joasă pentru frecvențele joase, în timp ce condensatoarele mai mici se vor ocupa de frecvențele mai înalte.

Cu o selecție și plasare corespunzătoare, un proiectant poate asigura o cale de impedanță joasă pentru toate frecvențele aplicabile.

Când vine vorba de plasare, cea mai bună practică este de a le aranja în ordine crescătoare, începând cu condensatorul cu cea mai mică valoare, cel mai apropiat de pinul de alimentare și apoi adăugându-le pe cele mai mari în ordine crescătoare.

Condensatorul mic răspunde mai repede la semnalele de înaltă frecvență și este, de asemenea, încărcat de condensatorul mare de la celălalt capăt. Deoarece condensatorul mare are nevoie de mai mult timp pentru a se încărca, acesta nu răspunde în timp util pentru semnalele de înaltă frecvență, dar funcționează bine la frecvențe mai mici. Într-o aplicație tipică care utilizează două condensatoare în paralel, condensatorul de 0,1uF este plasat lângă pinul de alimentare și urmat de condensatorul mai mare de 10uF.

Din moment ce traseul adaugă o anumită rezistență și inductanță, păstrați-l cât mai scurt posibil; în caz contrar, va crește impedanța generală a semnalului de zgomot.

Sub și opus

În acest caz, condensatoarele pot fi plasate direct sub componentele SMT, dar pe cealaltă parte a plăcii. Poziția direct sub cip asigură cea mai scurtă lungime de trasare posibilă.

Este cel mai bine dacă condensatorul poate fi plasat direct pe pinii de alimentare și de masă și pe partea opusă a cipului.

Plasarea condensatoarelor de bypass dedesubt va elibera spațiu pe placă și va da loc pentru mai multe vias. Pe lângă eliberarea spațiului, acest lucru va ajuta, de asemenea, la menținerea traseului spre masă mai scurt, deoarece condensatorul poate fi conectat direct la pinii de masă ai componentelor.

Utilizați cel puțin un condensator de bypass pe fiecare pin de alimentare pe dispozitivele cu mai mulți pini de alimentare. Deși dispozitivul poate funcționa cu unul sau două condensatoare, este o bună practică să adăugați cel puțin un condensator de bypass pentru fiecare dintre pinii de alimentare și să îl plasați cât mai aproape posibil din punct de vedere fizic. Această plasare previne instabilitățile atunci când dispozitivul are mai multe ieșiri care comută simultan.

Dacă dispozitivul funcționează pe o gamă largă de frecvențe, este recomandabil să se adauge alți condensatori paraleli corespunzători în ordine crescătoare.

Conectare la masă

Proiectanții ar trebui să folosească cea mai apropiată conexiune sau pin de masă pentru a minimiza inductanța și pentru a facilita trecerea semnalelor de zgomot de curent alternativ la masă. Modul eficient de a realiza acest lucru este prin conectarea celorlalte capete ale condensatoarelor de bypass la planuri de masă cu impedanță scăzută, care poate fi realizată prin lungimi de traseu scurte sau prin vias.

Summary

• Placeți condensatorul cât mai aproape fizic posibil de pinul de alimentare al dispozitivului. Acest lucru reduce influența inductivă a traseului.
• Când folosiți mai multe condensatoare în paralel, plasați cel mai mic condensator (ca valoare) cel mai apropiat de pinul de alimentare și adăugați-le pe celelalte în ordine crescătoare.
• Plasați condensatorul sub cip ori de câte ori este posibil.
• Conectați celălalt terminal al condensatorului direct la pinul de masă al dispozitivului atunci când distanța este suficient de scurtă. În caz contrar, conectați-l la planul de masă folosind cea mai scurtă urmă sau printr-un via.

Concluzie

Selecția și utilizarea corectă a condensatoarelor de bypass este cea mai eficientă modalitate de a reduce zgomotul și interferențele nedorite într-un circuit electronic. Conectarea condensatorului corect între pinii de alimentare și cei de masă creează o cale de joasă impedanță pentru zgomotul de curent alternativ. De asemenea, acesta stochează energia pentru a avea grijă de căderile de tensiune și pentru a asigura o alimentare curată și un circuit lipsit de zgomote.

În afară de selectarea corectă a condensatorului, plasarea fizică este critică pentru un bypass de calitate. Cea mai bună practică este de a plasa condensatorul cât mai aproape posibil de pinii de alimentare ai dispozitivului.

.