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ESR y ESL, encapsulado pequeño frente a grande (SMD)

Me preguntaba si alguien podría explicar por qué se supone que los condensadores de paquete más grande (1210) tienen más ESL y ESR que un paquete más pequeño, digamos 0603.

Me imagino que el paquete más grande sigue siendo esencialmente muchos equivalentes 0603 en paralelo para una cerámica multicapa. Digamos que estamos comparando un 0,1-1uF 0603 con un ~10uF 1210 paquete, ¿no sería el 10uF más eficaz para el desacoplamiento? ¿Por qué se recomiendan encapsulados más pequeños para el desacoplamiento cuando los encapsulados más grandes "parecen" mejores en mi opinión?

Muchas gracias.

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burnt1ce85 Puntos 136

En general, los paquetes de condensadores más grandes aumentan el bucle de corriente a través de la pieza, por lo que la inductancia (ESL) es mayor. Del mismo modo, el material extra significa que la resistencia (ESR) es mayor. Cuando se juntan la ESL y la capacitancia para aplicaciones de desacoplamiento, se obtiene un circuito tanque LC con una frecuencia de resonancia que disminuye al aumentar la inductancia y la capacitancia. La ESR en este circuito representa la impedancia mínima en resonancia.

Al desacoplar, normalmente se desea llegar por debajo de una determinada impedancia en el rango de frecuencias de funcionamiento del dispositivo en cuestión. Para conseguirlo se necesitan varios circuitos LC que cubran distintas partes de ese espectro de frecuencias. Por eso se necesitan condensadores de distintos tamaños.

Para conseguir la ESR deseada, es posible que también necesite varios condensadores en paralelo en lugar de uno, ya que la ESR también va en paralelo y, por tanto, será menor.

Como última nota, ten en cuenta también que el patrón de escape que utilices (posición y número de vías y trazas) de los tapones de desacoplamiento puede afectar también drásticamente al rendimiento del desacoplamiento, ya que se suman a la inductancia. Cuando se llega por debajo de 0201 tapas se puede encontrar que la inductancia global en realidad aumenta con menor tamaño de capitalización por este motivo.

Más información aquí:

ESR and ESL of Ceramic Capacitor Applied to Decoupling Applications (por Tanmoy Roy, Larry Smith y John Prymak) (enlace a Internet Archive)

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alexs77 Puntos 36

Los paquetes más pequeños tienen puntos de resonancia diferentes de los paquetes más grandes. Los paquetes más grandes también tienen mayores inductancias de plomo (tendrá que pensar en los paquetes con orificios pasantes).

Los paquetes más pequeños son siempre mejores para la alta velocidad, ya que reducen la longitud que tiene que recorrer una señal. Como es sabido, en los diseños de alta velocidad, cuanto mayor es la longitud, más problemas se plantean. Esta es la razón por la que los FGPA pueden funcionar tan rápido incluso con muchas rutas, ya que todas las rutas están comprimidas en un área tan pequeña.

Hay un buen análisis de los tamaños de los paquetes smd en línea en algún lugar (no tengo el enlace, pero lo vi unos). Habla de por qué uno debe utilizar tamaños grandes y pequeños para la derivación que tiene que ver con la resonancia. El desacoplamiento es otra historia. Todo depende del tipo de señal que quieras desacoplar.

Por lo general, más pequeño es mejor, simplemente porque permite reducir el recorrido de la señal. Esto siempre es bueno. Sin embargo, no siempre es así (se acaban produciendo otros problemas, como la diafonía).

Ten en cuenta que cuando pones las cosas en paralelo puede que reduzcas algunos factores, pero también aumentarás otros. Si pones resistencias en paralelo, puede que reduzcas su resistencia, pero aumentarás su capacidad. Puede ser una capacitancia más alta que si sólo utilizas una resistencia con la resistencia combinada en primer lugar.

Cuando se trata de condensadores de desacoplamiento, otro factor son las fugas. Los condensadores en paralelo aumentan las fugas. Esto suele ser bastante malo para el desacoplamiento porque no estás tan desacoplado como quisieras.

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