Technologie PCB - Conception de condensateur de découplage PCB Explorer

Le Bypass et le découplage améliorent la qualité du réseau de distribution en empêchant le transfert d'énergie utile d'un circuit à un autre et en modifiant le chemin de transmission de l'énergie bruitée. Il a trois concepts de base: alimentation, plan de masse, composants et connexions d'alimentation de couche interne.

Le découplage fait référence au transfert de l'énergie RF du côté de l'alimentation du périphérique PCB haute fréquence vers le réseau de distribution lorsque le périphérique est commuté à grande vitesse. Les condensateurs de découplage fournissent également une alimentation locale en courant continu aux appareils et aux composants, ce qui contribue à réduire les pics de surtension dans la propagation du courant à travers les plaques.

Dans les circuits numériques et les circuits contrôleurs IC, il est nécessaire de réaliser un découplage de puissance. Lorsque l'interrupteur d'un élément consomme de l'énergie continue, des pics transitoires se produisent dans un réseau de distribution sans condensateur de découplage. En effet, il existe une certaine inductance dans le réseau d'alimentation et les condensateurs de découplage peuvent fournir une alimentation locale sans inductance ou avec une faible inductance. En maintenant la tension à un point de référence constant, le condensateur de découplage évite les fausses transitions logiques et réduit la génération de bruit, car il fournit une zone de boucle pour le courant de commutation à grande vitesse plutôt qu'une zone de retour importante entre l'élément et la source d'alimentation distante.

Un condensateur de découplage dans un PCB peut réduire considérablement la zone de boucle de courant. Une autre fonction du condensateur de découplage est de fournir un stockage local d'énergie, ce qui peut réduire le trajet radiatif de l'alimentation. La génération d'énergie radiofréquence dans le circuit est proportionnelle à i·a·f, où I est le courant de retour; A est la surface de la boucle; F est la fréquence du courant. Comme le courant et la fréquence sont déterminés lors de la sélection du dispositif, il est important de réduire la surface de boucle du courant pour réduire le rayonnement. Dans un circuit à condensateur de découplage, le courant circule dans une petite boucle de courant RF, ce qui réduit l'énergie RF. Une zone de boucle plus petite peut être obtenue en plaçant un condensateur de découplage.

Comme le montre la figure ci - dessus, l'îlot U est le bruit généré par l.di / DT sur la ligne de masse qui circule dans la capacité de découplage. Ce Δu pilote la tension de mode commun de la structure de masse et du système de distribution sur la carte à l'ensemble de la carte. La diminution des îlots en U est donc liée à l'impédance de masse ainsi qu'à l'utilisation et à la position des condensateurs de découplage.

Le découplage est également un moyen de surmonter les contraintes physiques et temporelles en fournissant une alimentation de faible impédance entre la ligne de signal et la ligne d'alimentation et entre les plans. Avant que la fréquence ne monte au point d'auto - résonance, l'impédance du condensateur de découplage deviendra de plus en plus faible à mesure que la fréquence augmentera, ce qui permettra au bruit haute fréquence de se décharger efficacement de la ligne de signal et à l'énergie rayonnée basse fréquence restante de ne pas avoir d'impact. Selon le principe du condensateur de découplage, s'il est plus difficile d'absorber l'énergie de la ligne de puissance, la majeure partie de l'énergie sera obtenue à partir du condensateur de découplage, jouant pleinement le rôle du condensateur de découplage, tandis que le bruit di / DT sur la ligne de puissance sera également moindre. De cette façon, il est possible d'augmenter artificiellement l'impédance sur la ligne électrique.

La mise en série de billes magnétiques en Ferrite sur la ligne d'alimentation IC est une méthode courante. L'effet capacitif de découplage de l'alimentation est renforcé par le fait que les billes magnétiques de ferrite présentent une impédance importante aux courants haute fréquence.

Le Bypass est l'évacuation de l'énergie RF de mode commun inutile d'un composant ou d'un câble. Son essence est de créer un Bypass de communication qui draine l'énergie non désirée des zones vulnérables. De plus, il offre une fonction de filtrage. Sa capacité de filtrage est évidemment limitée par sa propre bande passante. Bypass est parfois appelé collectivement conception de filtre. Le Bypass ou le filtrage est généralement appliqué entre l'alimentation et la terre, entre le signal et la terre ou entre différents endroits. C'est différent du découplage. Mais l'utilisation des condensateurs est la même, de sorte que les caractéristiques des condensateurs généralement décrites s'appliquent au découplage et au contournement.

Le stockage d'énergie est utilisé pour maintenir une tension et un courant continus constants fournis à l'appareil lorsque les broches de signal utilisées sont simultanément allumées et éteintes sous une charge de capacité. Il empêche également les baisses de puissance dues aux surtensions di / DT de l'appareil. Si le découplage est de la catégorie haute fréquence, alors le stockage d'énergie peut être compris comme une catégorie basse fréquence.