Estoy construyendo un circuito que utiliza varios chips. Todos ellos requieren que se conecte un condensador en paralelo a la línea VCC (como se ve en las hojas de datos). Dado que los condensadores se utilizan para reducir las fluctuaciones de tensión, y que todos los chips se alimentan de la misma VCC, ¿puedo utilizar un solo condensador grande para todos los chips? Si es así, ¿sólo tengo que sumar la capacitancia de los pequeños y usar ese valor para el grande?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Simon Gillbee
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Todos los chips utilizan la misma alimentación VCC, pero la alimentación no es perfecta. En la mayoría de las condiciones, no hay que preocuparse por la impedancia de las trazas de alimentación ni por la velocidad de giro de la misma. Bajo estos supuestos, podrías eliminar todos los condensadores.
En el mundo real, tus circuitos integrados consumirán grandes cantidades de corriente muy rápidamente, y el plano o la traza desde tu regulador de voltaje hasta el circuito integrado parece un inductor. Esta onda de corriente de alta frecuencia a través del inductor accidental hace que VCC tenga un voltaje más bajo cerca del CI que está dibujando mucha corriente, lo que podría tener efectos adversos en su circuito.
Para combatirlo, hay que instalar un condensador que cortocircuite esta onda de alta frecuencia. Al situar el condensador físicamente cerca del CI, la impedancia parásita se reduce al mínimo y el circuito no sufre efectos adversos.
Para entender lo que realmente sucede aquí se requiere una inversión significativa en la educación de ingeniería eléctrica; un curso o una serie de cursos de EMC debería estar presente en cualquier universidad decente. Por ahora, sin embargo, la respuesta es: No, necesitas tapones de los especificados lo más cerca físicamente posible de cada uno de los CI que estés utilizando.
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Un condensador por cada pin conectado a la alimentación es una buena idea cuando es posible.
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La combinación de valores no es la forma ideal de calcular las necesidades.
Las funciones de los condensadores de desacoplamiento son
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(1) Detener los efectos de los picos de carga locales que se irradian a otros componentes:
Proporcionar un sumidero de energía adyacente al CI para que pueda extraer los picos de energía de ellos en lugar de extraer la energía necesaria desde más lejos y provocar así una fluctuación sustancial de la tensión de alimentación que puede afectar negativamente al funcionamiento de otros CI y otros elementos del circuito. -
(2) Detener los efectos de la carga máxima remota que afectan al funcionamiento local:
Proporcionar un disipador de energía adyacente al CI para que pueda suministrar energía al bus cuando algún otro CI, etc., extraiga picos de energía para evitar que la caída de tensión resultante afecte al funcionamiento del CI. -
(3) Impedir que los pulsos de corriente y los picos de tensión causados por la conmutación dentro de los circuitos integrados se propaguen por la placa y causen problemas de compatibilidad electromagnética.
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(4) Todos ellos - conecte un pin al eterno ahora de un plano de nirvana libre de ruido de impedancia cero de señal [tm] donde las fuentes de señal de ruido no pueden propagar el ruido, los sumideros sensibles al ruido no ven el ruido, los pines adyacentes son felizmente inconscientes de la existencia del otro - O la cosa más cercana a ella en la práctica = un plano de tierra.
(1) y (3) requieren el condensador adyacente al CI para mantener el ruido fuera del bus del sistema.
(2) Requiere que el condensador esté eléctricamente más cerca del CI que puede verse afectado que el CI generador de impulsos. Se podría tratar de adivinar los lugares clave necesarios para colocar estos, pero, ¿por qué molestarse a menos que el espacio o el presupuesto son muy bajos y el volumen producido son astronómicos.
(4) Es la aplicación de las mejores prácticas en forma de un plano de tierra correctamente diseñado.
En la mayoría de los casos, el coste de colocar una tapa de desacoplamiento cerca de cada pin que se conecta a un bus común es pequeño comparado con los beneficios potenciales.
En la mayoría de los casos, el mejor valor a utilizar es el mejor valor para la tarea en cuestión. El número de dispositivos que comparten un condensador de desacoplamiento puede afectar al valor, pero lo ideal es elegir el condensador que mejor resuelva el ruido presente en un punto. Hace tiempo, el mejor consejo era usar cerámica de 0,1 uF en cada pin a desacoplar. La mejora en las especificaciones de los tapones cerámicos significa que 1 uF puede tener respuestas de alta frecuencia tan buenas o mejores. Y, además, el aumento de las señales de reloj de los procesadores y familias lógicas más importantes significa que las frecuencias son a menudo más altas, los bordes más nítidos y que pueden estar indicados valores más bajos de los tapones. Así pues, de 0,1 uF a 1 uF es una buena opción todavía. En algunos lugares susceptibles de ser especialmente significativos, el uso de un Aluminio sólido de 10 uF, 1uF + 0,1uF y tal vez incluso 0,01UF, todos ellos cercanos, "puede ayudar".
También hay que tener en cuenta las necesidades de tapas de salida de algunos reguladores LDO para tener tapas de rangos seleccionados y valores ER en su entrada.
fearphage
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Dado que los condensadores se utilizan para reducir las fluctuaciones de tensión, y que todos los chips utilizan la misma VCC, ¿puedo utilizar un solo condensador grande para todos los chips? Si es así, ¿sólo tengo que sumar la capacitancia de los pequeños y usar ese valor para el grande?
No, porque muchos condensadores locales pequeños son una solución mucho mejor que un condensador grande.
Hagamos una analogía: Usted está construyendo una terraza y los planos de la misma prevén 16 postes de apoyo situados en varios lugares. Los postes de apoyo son los llamados postes "4x4" que en realidad son de 3,5" x 3,5".
Decides: "Oye, eso son 196 centímetros cuadrados. Resulta que es la misma superficie que el gran tronco de árbol que acabo de cortar. ¿Por qué no puedo utilizarlo como un gran soporte en el centro de la cubierta?"
Así que pones el tronco del árbol en el suelo en medio de donde va a ir la cubierta, y construyes la cubierta encima.
¿Qué pasa? Bueno, justo encima del tronco del árbol, tienes una bonita y sólida cubierta. Pero si te alejas unos pasos, la cubierta se vuelve más bien saltarina, y en los bordes empieza a combarse precariamente. Porque el suelo de la cubierta no es infinitamente rígido, por lo que el tronco del árbol sólo ayuda en el punto de apoyo, y no se distribuye por todo.
El mismo principio se aplica a los condensadores. Se utilizan en los circuitos para ayudar a "soportar" las tensiones de alimentación en su punto de uso local.
Y a diferencia de los soportes de madera para cubiertas, los condensadores tienen un problema de aspecto aún más crítico: a frecuencias muy altas, dejan de parecer condensadores y se parecen más a inductores, momento en el que hacen un pésimo trabajo manteniendo constantes las tensiones de alimentación. La frecuencia a la que esto ocurre es mayor para los condensadores de menor valor. Por eso, en los procesadores modernos, es muy frecuente ver condensadores en el rango de 100pF-10000pF, además de los condensadores de derivación estándar de 0,1uF, porque siguen siendo útiles a frecuencias más altas.
