Question:
Plusieurs condensateurs parallèles identiques
71GA
2017-05-03 21:16:08 UTC
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Quelqu'un peut-il expliquer pourquoi certains ingénieurs utilisent plusieurs condensateurs parallèles identiques sur les entrées d'alimentation MCU, les entrées d'alimentation mémoire ... Parfois, il y en a jusqu'à 6, 7 ou même 8!Voici un exemple que j'ai trouvé pour LPC4088. enter image description here

C'est déroutant pour moi car j'utilise généralement un gros condensateur électrolytique (pour faire face à l'ondulation basse fréquence) et un petit condensateur céramique (pour traiter le bruit haute fréquence) en parallèle ... Tout comme il est décrit ici.

Cela a-t-il quelque chose à voir avec l'impédance d'entrée des broches VDD / VDDR dans l'image?Le VDD est de 3,3 V et est alimenté par un régulateur LM117-3V3 comme celui-ci: enter image description here

Je n'arrive pas à trouver les informations sur l'impédance d'entrée des broches VDD et VDDR dans la fiche technique LPC4088.

Cinq réponses:
Dave Tweed
2017-05-03 21:21:59 UTC
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Vous voulez normalement un condensateur de découplage (généralement en céramique) physiquement près de chaque broche d'alimentation afin de minimiser les effets de l'inductance parasite. C'est pourquoi plusieurs condensateurs sont utilisés.

Puisque le schéma n'est normalement pas destiné à refléter la disposition physique, ces condensateurs sont simplement regroupés dans un endroit pratique. Les notes de l'ingénieur de conception à l'ingénieur de configuration (surtout s'il s'agit de personnes différentes) expliquent ce qui est nécessaire en termes de disposition physique. Ces notes peuvent apparaître dans le schéma lui-même ou dans un document de règles de conception distinct.


Il existe également d'autres raisons d'utiliser plusieurs condensateurs. Celles-ci ont tendance à apparaître davantage par rapport aux condensateurs plus gros (par exemple, électrolytiques) utilisés dans les circuits de gestion de l'alimentation, tels que les alimentations à découpage.

  • Parfois, un seul condensateur ne rentre pas dans l'espace disponible, alors que plusieurs condensateurs plus petits le feront.

  • Parfois, un seul condensateur ne pourra pas gérer le courant alternatif (ondulation), alors que plusieurs condensateurs plus petits le feront.

On pourrait soutenir que le schéma * devrait * refléter des choses aussi cruciales.Le mien, toujours.
OK, cela m'est venu à l'esprit plus tôt, mais il y avait 10 broches VDD et trois broches VDDR, ce qui apporte 13 broches au total alors qu'il n'y a que 6 condensateurs.Un condensateur peut-il couvrir plusieurs broches qui se trouvent les unes à côté des autres?@Janka Je suis d'accord +1.
Eh bien, il me semble avoir entièrement mal interprété la question.Votre réponse est la bonne, mais voyez ma réponse ci-dessous si vous voulez voir quelques raisons pour lesquelles cela pourrait être fait en général, par opposition à spécifiquement pour le découplage.
@Janka: Il n'y a aucune raison pour que les notes ne puissent pas être dans le schéma lui-même.
@71GA: Oui, si plusieurs broches d'alimentation sont adjacentes, elles peuvent être desservies par un seul condensateur externe.
Ah, oui, les notes peuvent être dans le schéma, mais seulement d'une manière qu'elles ne peuvent pas être coupées par une personne ignorante.Je préfère avoir un tableau de paires VDD / GND quelque part à la frontière.Cela vous fait trébucher et penser * POURQUOI *.
Parfois, un capuchon par paire de broches d'alimentation est utilisé, même si les broches ne sont pas les unes à côté des autres.Cela peut simplifier la mise en page et consommer moins de surface tout en offrant un découplage raisonnable.
Avec ce paquet où vous ne pouvez pas réellement accéder aux broches, je suis en fait surpris qu'il n'y ait pas huit bouchons répartis autour, d'autant plus que beaucoup d'entre eux sont dans le carré intérieur.
@Trevor Bon point!C'est TFBGA ...
Raison n ° 3: Vous pouvez parfois obtenir une nomenclature moins chère avec moins de numéros de pièce si vous mettez en parallèle quelques bouchons avec des valeurs communes que vous utilisez déjà.
Hearth
2017-05-03 21:22:09 UTC
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EDIT: Euh, oups, j'ai réussi à manquer qu'il s'agissait spécifiquement de découpler les condensateurs. Ce qui suit est encore quelques raisons générales pour lesquelles on pourrait vouloir mettre plusieurs condensateurs en parallèle, je vais donc le laisser à moins que d'autres ne pensent qu'il devrait être supprimé.

Cela peut être bénéfique pour plusieurs raisons.

Premièrement, et peut-être le plus évident, c'est qu'il est parfois moins cher d'acheter dix petits condensateurs que d'en obtenir un avec dix fois la capacité. Surtout si vous avez besoin d'une très grande capacité, cela peut être une bonne option.

Un autre moins évident mais toujours important est que la mise en parallèle des condensateurs entraîne une résistance série équivalente inférieure à celle d'un seul condensateur de plus grande valeur. L'ESR est un problème majeur dans des situations telles que la commutation des alimentations, car c'est une composante majeure de la perte d'énergie.

Et une autre raison à laquelle je peux penser est que, s'ils subissent des courants très élevés, plusieurs condensateurs réduiraient non seulement l'ESR et réduiraient ainsi la chaleur générée, mais ils répartiraient également la chaleur entre différents condensateurs, et la plus grande surface permet un refroidissement plus efficace. Il y a donc moins de chaleur et il est plus facile de s'en débarrasser.

+1 BOM moins cher peut être une raison.Je rééditerais / reformulerais simplement votre réponse pour que "EDIT" ne fasse partie que de la prose: P
Je ne sais pas comment le reformuler pour que cela fonctionne ... même si je pourrais être un peu trop fatigué!
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
2017-05-03 22:16:11 UTC
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Tous les Caps ont un circuit équivalent basé sur la chimie, la construction et la géométrie avec un minimum de composants ESR, C, Rleak, ESL indiqués ci-dessous. Certains ont des équiv ccts encore plus complexes. c'est pourquoi la substitution de cap doit tenir compte de l'application, du schéma, des notes de conception et de la mise en page pour éviter tout problème de choix.

C'est la réalité de l'électronique lorsque les temps de montée à grande vitesse de commutation de déchargement de la capacité du commutateur CMOS doivent être supprimés pour améliorer les marges du signal par un découplage approprié de l'alimentation et de la terre.

C'est aussi la raison pour laquelle certaines personnes utilisent ECL et CML en raison du manque de pics de courant de la logique différentielle de mode actuel lorsqu'ils fonctionnent à des vitesses logiques extrêmes et ont besoin d'une immunité élevée au bruit.

Les MLCC mesurent généralement 2x1 LxW comme 1206, 603 402 et ont donc une certaine inductance basée sur cette taille. Mais généralement, la constante de temps est très faible par rapport aux électrolytiques lorsque vous utilisez la valeur ESR * C = T, ce qui signifie que la fréquence supérieure proche de 1 / T peut être beaucoup plus élevée pour le découplage ESR.

  • les MLCC spéciaux à faible ESL utilisent LxW = 1x2 juste le contraire pour réduire l'inductance et ainsi augmenter le SRF, \ $ f = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt { LC}} \ $ créé par des sociétés telles que Murata et TDK.

Maintenant, lorsque vous mettez plusieurs bouchons 2x1 en parallèle de sorte que LxW devienne large de n, vous accomplissez la même chose en réduisant à L / n et en augmentant ainsi SRF de \ $ \ sqrt n \ $ tout en réduisant l'ESR de n pour que le résultat soit bien meilleur qu'un grand MLCC de même valeur uF. Une ESR trop faible peut également augmenter les pics de Q de SRF, lorsque plusieurs ESR C ultra faibles sont utilisés, alors lisez les détails de Murata TDK à ce sujet si vous ne comprenez pas encore.

Ceci est important, lorsque vous devez supprimer les pointes de courant de la logique CMOS avec des temps de montée > = 1ns qui ont une capacité de sortie Coss et 25 à 50 Ω RdsOn pour 74ALVCxx ou ARM uC ou à 50 Ω pour 74ALCxx CMOS. Le Coss augmente avec un RdsOn réduit dans les MOSFET mais diminue également avec la taille lithographique. Si vous imaginez un diviseur de capacité avec une tension commutée Vss, non seulement le rapport ESR / RdsOn est important, mais le net Coss / C (f) pour le découplage sur plusieurs décennies de f.

L'autre facteur est distribué Caps afin que l'inductance de la piste ne provoque pas de SRF plus faible que nécessaire et un emplacement plus proche du capuchon de découplage à la source réduit le bruit de pointe Vdd ET Vss. Le résultat est souvent une ondulation non seulement due à de mauvaises méthodes de sonde de l'oscilloscope, mais également à une fonction de transfert de pointe avec des fréquences de résonance et une réduction du rapport C et une réduction du rapport ESR. (Les deux sont des diviseurs de tension lorsque f < SRF))

schematic

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Le temps de montée varie avec la famille CMOS et les pics de courant dépendent du nombre de commutateurs synchrones à l'intérieur du CI ou du groupe de CI

Trevor_G
2017-05-03 23:52:50 UTC
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Comme d'autres l'ont mentionné, il est probable qu'ils n'ont été dessinés que de cette façon parce que le concepteur a décidé qu'ils devraient avoir beaucoup de casquettes en raison du nombre de broches.Ils les ont probablement dessinés en tant que groupe plutôt que de les assigner car, en regardant la distribution de puissance sur l'appareil ci-dessous, il serait plutôt difficile de décider où les placer.

C'est en fait l'un de ces cas où en avoir à l'arrière de la planche a beaucoup de sens.

enter image description here

En fait, je suis surpris qu'il n'y en ait que six.

P__J__
2017-05-03 21:24:34 UTC
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Parce qu'ils doivent être proches de la broche VSS particulière, filtrer le courant pour celle-ci.Ce n'est que la façon dont nous les dessinons sur les schémas, mais bien sûr, cela n'a aucun sens de les placer ensemble quelque part loin du micro.Donc la règle est: le condensateur le plus près possible de la broche Vss



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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