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Cómo seleccionar una combinación de condensadores en el diseño de PCB
Como mencionamos anteriormente, la variación de la corriente instantánea equivale a una señal escalonada, que tiene un amplio espectro. Por lo tanto, para compensar esta demanda de corriente, es necesario proporcionar una resistencia de alimentación lo suficientemente baja en un amplio rango de frecuencia. Sin embargo, los diferentes condensadores tienen diferentes rangos de frecuencia efectivos, lo que está relacionado con la frecuencia de resonancia del capacitor (estrictamente hablando, debe ser la frecuencia de resonancia después de la instalación). El rango de frecuencia efectivo (el rango de frecuencia en el que el capacitor puede proporcionar una resistencia lo suficientemente baja) es una pequeña parte cerca del punto de resonancia. Frecuencia Por lo tanto, para proporcionar una resistencia de alimentación lo suficientemente baja en un amplio rango de frecuencia, se necesitan muchas combinaciones de diferentes condensadores.
Puedes decir que solo hay un valor de capacitor, siempre y cuando el número de condensadores paralelos sea lo suficientemente grande, se puede lograr la misma baja resistencia. Esto es cierto, pero en aplicaciones prácticas, puede calcular que la mayoría de las veces se necesita una gran cantidad de condensadores. Si realmente quieres hacerlo, tu placa de circuito puede llenarse densamente de condensadores. Ni profesional ni necesario.
Al elegir una combinación de condensadores, hay que tener en cuenta muchas cuestiones, como qué encapsulamiento elegir, qué material, qué valor capacitivo, cuál es el intervalo entre los valores capacitivos, la frecuencia del reloj principal y su frecuencia armónica, el tiempo de subida de la señal, etc. diseñado especialmente de acuerdo con el diseño específico.
Por lo general, los condensadores de tantalio o electroliticos se utilizan para el desacoplamiento de baja frecuencia a nivel de placa. El método de cálculo de los condensadores se ha mencionado anteriormente, pero hay que recordar que es mejor utilizar varios o más condensadores paralelos para reducir la inducción de serie equivalente. El valor q de estos dos condensadores es muy bajo y la selectividad de frecuencia no es fuerte, lo que es muy adecuado para el filtrado a nivel de placa.
La selección de pequeños condensadores de alta frecuencia es un poco problemática y debe calcularse por banda de frecuencia. El rango de frecuencia que debe desvincularse se se puede dividir en varias partes, cada una calculada por separado, y se utilizan varios condensadores del mismo capacitor en paralelo para cumplir con los requisitos de resistencia, y se seleccionan diferentes valores de capacitores para diferentes bandas de frecuencia. Sin embargo, en este método, la División de las bandas de frecuencia debe ajustarse constantemente en función de los resultados de los cálculos.
Por lo general, tres o cuatro bandas de frecuencia son suficientes, por lo que se necesitan tres o cuatro niveles de condensadores. De hecho, cuanto más niveles de condensadores eliges, más planas son las características de resistencia, pero no hay necesidad de usar muchos niveles de condensadores. La planitud de la resistencia es, por supuesto, buena, pero nuestro objetivo final es que la resistencia total sea menor que la resistencia objetivo, siempre y cuando se pueda cumplir este requisito. Así ES.
La elección del valor de la capacidad a un cierto nivel depende de la frecuencia del reloj del sistema. Como se mencionó anteriormente, existe una contraresonancia en la conexión paralela del capacitor. Preste atención al diseño y trate de no dejar que los armónicos de la frecuencia del reloj caigan cerca de la frecuencia anti - resonancia. Por ejemplo, si elige otros valores de 0,47, 0,22, 0,1 o la puntuación del plano micro - método, es necesario calcular las siguientes frecuencias de resonancia después de la instalación.
Hay que tener en cuenta que el nivel de condensadores no debe exceder las 10 veces. Por ejemplo, se pueden seleccionar combinaciones como 0.1, 0.01, 0001, etc. Debido a que esto puede controlar eficazmente la magnitud de la resistencia del punto anti - resonancia, un intervalo excesivo hará que la resistencia del punto anti - resonancia sea muy grande. Por supuesto, esto no es absoluto. Es mejor usar el software para verlo. el objetivo final es que la resistencia del punto anti - resonancia pueda cumplir con los requisitos.
La selección de pequeños condensadores de alta frecuencia, para obtener la mejor combinación, es un proceso de búsqueda iterativa de la solución óptima. La mejor manera es calcular aproximadamente la combinación aproximada primero, luego utilizar el software de simulación de integridad de potencia para la simulación, y luego hacer ajustes parciales para cumplir con los requisitos de Resistencia del objetivo. Esto es intuitivo y conveniente, y es más fácil controlar los puntos anti - resonancia. Y también se pueden aumentar los condensadores del plano de potencia para el diseño conjunto.
La figura 1 es un ejemplo de una combinación de condensadores. Los condensadores utilizados en esta combinación son: 2 condensadores de tantalio 680uf, 7 Condensadores cerámicos 2,2uf (encapsulados 0805), 13 cerámicos 0,22uf (encapsulados 0603) y 26 contenedores cerámicos 0022uf (encapsulados 0402). En la imagen, la curva plana de arriba es la curva de Resistencia del capacitor 680uf, y las otras tres curvas de capacitor son las tres curvas en forma de V de la imagen, 2,2uf, 0,22uf y 0022uf de izquierda a derecha. La curva de resistencia general es un sobre grueso en la parte inferior de la imagen.
Esta combinación permite mantener la resistencia de la fuente de alimentación por debajo de 33 Hao Ohm en un rango de 500 kHz a 150 mhz. En el punto de frecuencia de 500 mhz, la resistencia sube a 110 Hao ohm. Como se puede ver en la imagen, la resistencia en el punto de contraresonancia se controla muy baja.
Los medios de los condensadores pequeños suelen ser Condensadores cerámicos en diseños tradicionales. El ESR del capacitor dieléctrico np0 es mucho más bajo y se puede utilizar en componentes con un control de resistencia más estricto, pero tenga en cuenta que el valor q del capacitor es muy alto y puede causar resonadores de alta frecuencia graves, por lo que tenga cuidado al usarlo.
La opción de encapsulamiento, siempre que la capacidad de procesamiento lo permita, por supuesto, cuanto más pequeña sea, mejor, lo que puede obtener un ESL más bajo o dejar más espacio para el cableado. Sin embargo, los diferentes encapsulamientos tienen diferentes puntos de frecuencia de resonancia y diferentes rangos de valores de condensadores, lo que puede afectar el número final de condensadores. Por lo tanto, el tamaño del paquete del capacitor y el valor del capacitor deben considerarse de manera integral. En resumen, el objetivo final es alcanzar los requisitos de resistencia objetivo con la menor capacidad y reducir la presión de instalación y cableado.
Lo anterior es una introducción a cómo seleccionar una combinación de condensadores en el diseño de pcb. El IPCB también está disponible para los fabricantes de PCB y la tecnología de fabricación de pcb.
