PCB Tecnico - Discussione sulla progettazione del condensatore di disaccoppiamento in PCB

Il bypass e il disaccoppiamento migliorano la qualità della rete di distribuzione dell'energia impedendo il trasferimento di energia utile da un circuito all'altro e modificando il percorso di trasmissione dell'energia acustica. Ha tre concetti di base: alimentazione elettrica, piano di terra, componente e connessione di alimentazione dello strato interno.

Il disaccoppiamento è il trasferimento di energia rf dal lato dell'alimentazione elettrica del dispositivo PCB ad alta frequenza alla rete di distribuzione dell'energia quando il dispositivo è acceso e spento ad alta velocità. I condensatori di disaccoppiamento forniscono anche una sorgente DC locale per dispositivi e componenti, utile per ridurre i picchi di sovratensione nella propagazione della corrente attraverso la piastra.

Nei circuiti digitali e nei circuiti di controllo IC, è necessario eseguire il disaccoppiamento di potenza. Un picco transitorio si verifica nella rete di distribuzione dell'energia senza disaccoppiare i condensatori quando gli interruttori componenti consumano energia CC. Questo perché c'è una certa induttanza nella rete di alimentazione elettrica e il condensatore di disaccoppiamento può fornire un alimentatore locale senza induttanza o induttanza molto piccola. Mantenendo la tensione a un punto di riferimento costante, il condensatore di disaccoppiamento impedisce la conversione logica difettosa e riduce la generazione di rumore perché fornisce un'area loop per la corrente di commutazione ad alta velocità invece di un'ampia area di backflow tra l'elemento e l'alimentazione remota.

Il condensatore di disaccoppiamento nel PCB può ridurre notevolmente l'area corrente del ciclo. Un'altra funzione del condensatore di disaccoppiamento è quella di fornire una fonte locale di accumulo di energia, che può ridurre il percorso di radiazione dell'alimentazione elettrica. La generazione di energia RF nel circuito è proporzionale a I·A· F, dove I è la corrente di riflusso; A è l'area del ciclo; F è la frequenza della corrente. Poiché la corrente e la frequenza sono determinate durante la selezione del dispositivo, è importante ridurre l'area loop della corrente al fine di ridurre la radiazione. Nei circuiti con condensatori di disaccoppiamento, la corrente scorre in piccoli circuiti di corrente RF, riducendo così l'energia RF. Piccole aree loop possono essere ottenute posizionando condensatori di disaccoppiamento.

Come mostrato nella figura precedente, δ U è il rumore prodotto da L·di/dt sul filo di terra, che scorre nella capacità di disaccoppiamento. Questa DELTA U guida la tensione di modalità comune dalla struttura di terra sulla scheda e il sistema di distribuzione all'intero circuito stampato. Pertanto, la diminuzione di δ U è legata all'impedenza di terra, così come all'utilizzo e alla posizione del condensatore di disaccoppiamento.

Il disaccoppiamento è anche un modo per superare i vincoli fisici e temporali fornendo un alimentatore a bassa impedenza tra la linea di segnale e la linea di alimentazione e tra il piano. Prima che la frequenza aumenti al punto autoresonante, man mano che la frequenza aumenta, l'impedenza del condensatore di disaccoppiamento diventerà sempre più bassa, in modo che il rumore ad alta frequenza sarà effettivamente scaricato dalla linea del segnale e l'energia residua di radiazione a bassa frequenza non avrà alcun impatto. Secondo il principio di disaccoppiamento del condensatore, se è più difficile assorbire l'energia dalla linea elettrica, la maggior parte dell'energia sarà ottenuta dal condensatore di disaccoppiamento, dando pieno gioco al ruolo del condensatore di disaccoppiamento, e allo stesso tempo, il rumore di / DT sulla linea elettrica sarà più piccolo. In questo modo, l'impedenza sulla linea elettrica può essere aumentata artificialmente.

È un metodo comune per collegare le perle di ferrite in serie sulla linea di alimentazione IC. Poiché le perle di ferrite mostrano una grande impedenza alla corrente ad alta frequenza, l'effetto di disaccoppiamento della capacità dell'alimentazione elettrica è migliorato.

Bypass è lo scarico di energia RF in modalità comune inutile da componenti o cavi. La sua essenza è quella di creare un bypass corrente ALTERNATORE per drenare l'energia indesiderata lontano dalle aree vulnerabili. Inoltre, fornisce funzionalità di filtraggio. La sua capacità di filtrare è ovviamente limitata dalla propria larghezza di banda. I bypass sono talvolta definiti collettivamente come disegni di filtri. Il bypass o il filtraggio sono solitamente applicati tra fonti di energia e terra, tra segnali e terra, o tra terreni diversi. E' diverso dal disaccoppiamento. Ma l'uso dei condensatori è lo stesso, quindi le caratteristiche solitamente descritte sui condensatori si applicano al disaccoppiamento e al bypass.

L'accumulo di energia è utilizzato per mantenere una tensione continua costante e corrente fornita al dispositivo quando i pin di segnale utilizzati sono accesi e spenti simultaneamente sotto carico di capacità. Previene anche perdite di potenza dovute all'sovratensione DI/DT del dispositivo. Se il disaccoppiamento è una categoria ad alta frequenza, lo stoccaggio di energia può essere inteso come categoria a bassa frequenza.