Por qué demasiados condensadores en paralelo para la Vdd red de suministro? No podemos simplemente añadir todo para reemplazarlo con un condensador grande?

Question

Me han dado la imagen de Berger-2 placa de alimentación del regulador de IC y los filtros conectados en el esquema. Este es sólo un ejemplo, pero esto es bastante similar filtrado de diseño para la mayoría de las redes de suministro en la mayoría de los diseños en los que te gustaría ver muchos de los condensadores del filtro en paralelo. Mi confusión es que ¿por qué no hay muchos condensadores añadido en paralelo, en lugar de sólo una gran condensador en paralelo. Alguien puede darme pros y los contras de la adición de muchos de los condensadores en paralelo, en lugar de un condensador grande para cada red de suministro?

Answer 1

Estas tapas se utilizan como "disociación" de los condensadores. Aunque aparezcan como son todos uno al lado del otro, que estará ubicado (a menudo en pares) en la placa de circuito próximo a la alimentación de los pines digitales de la IC.

A diferencia de los circuitos analógicos, un circuito digital utiliza la energía en el corto, rápido ráfagas. Todos los rastros o cables tienen algunos inductancia, lo que impide que la corriente de cambiar tan rápidamente como el IC necesidades. Esto causa dos problemas: El voltaje fluctúa en el pin de entrada, y el rápido cambio de las causas actuales de las huellas de irradiar el ruido eléctrico.

Poner un condensador de desacople proporciona dos funciones principales:

1. La primera función es la de evitar estos dos problemas. Actúa como un pequeño poder de tampón de derecho en la IC, y puede proporcionar la necesaria rapidez de la fluctuación de las corrientes. Ya que se encuentra justo al lado de la IC, no hay tiempo que las trazas de la ley como generadores de ruido.

2. La segunda función es la de actuar como un filtro, amortiguación de ruido visto desde el exterior del chip. Aquí es donde los múltiples valores de los condensadores entran en juego. Los condensadores tienen algunos pequeños parásitos inductancia, también. Cada condensador agregar crea un filtro LC. Cada uno de los diferentes condensador de valor, combinado con la inductancia parásita, filtros de una diversa gama de frecuencias. Es común ver a un 100pF junto a un 0.1 uF tapa en cada clavija de alimentación. Esta combinación tiene un favorable de filtrado de ancho de banda.

Así que, aunque usted podría usar un condensador grande para que coincida con la tensión nominal del bus de la capacitancia, perdería el desacoplamiento de los beneficios.

Espero que esto ayude!

Answer 2

Las tapas se encuentran cerca de cada IC digitales, o un pequeño conjunto de tales ICs, que actúan como reservorios para suavizar la fluctuante rápidamente a las demandas actuales de tales ICs. Esto evita que los fluctuante rápidamente las corrientes de causar tensiones fluctuantes en el tiempo los cables de suministro (trazas de PCB) y, posiblemente, la interrupción de otros chips conectados a los cables de alimentación.

En algunos casos también se podrá ver una gran tapa paralelo con una pequeña tapa justo a su lado. La gran tapa proporciona un gran embalse, pero tiene una importante resistencia interna, por lo que no responde tan rápidamente como una pequeña tapa. Así que juntos, los dos tapas pueden responder rápidamente y proporcionar un depósito grande.

Real condensadores tienen tanto internos de la resistencia y la inductancia en serie con su "ideal" de la capacitancia. Los efectos son más grandes con mayor valor de los condensadores, y varían de acuerdo con condensador de construcción y materiales. Para la actual discusión, tanto estos no ideal de las características de la ley para reducir la velocidad con la que el condensador puede responder.

Una buena discusión se puede encontrar aquí: http://www.analog.com/library/analogdialogue/anniversary/21.html

Un artículo adicional a bordo de diseño digital de alta velocidad: http://www.ti.com/lit/an/scaa082/scaa082.pdf

Answer 3

Esto del FPGA cubre un amplio rango de frecuencias en el rango de 500 khz a 500 mhz. Así que para mantener plana la fuente de alimentación de la impedancia de milisegundos a nsec, una combinación paralela de los condensadores de diferentes valores en una mezcla adecuada se utiliza. El valor no es muy crítico, y por lo general es en el rango de 0.001 µF a 4.7 µF, pero la combinación de valores ayuda a mantener la impedancia baja y evitar los picos de resonancia (un valor por década, por ejemplo) La baja frecuencia de los condensadores (con mayor ESR) y tienen un buen rendimiento en un amplio rango de frecuencia, así que no hay necesidad de cualquier combinación. Los valores típicos son de 470µF a 1000µF.

Por lo que es normal ver tanto como 50 condensadores en la huella de un FPGA o alrededor, como 1x680µF, 7x2.2µF, 13x0.47µF y 26x0.047µF

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