N'oubliez pas que le découplage a plusieurs objectifs.

• Sur une charge qui tire des courants transitoires et pointus comme un processeur, les bouchons de découplage stockent l'énergie localement et à proximité de la charge, de sorte qu'elle est disponible rapidement (c'est-à-dire avec une faible inductance). L'idée est qu'à chaque cycle d'horloge, le processeur engloutira une certaine quantité de charge (coulombs), ce qui signifie que les capuchons doivent tous deux avoir une valeur suffisamment grande et une inductance suffisamment basse pour fournir la charge nécessaire sans laisser la tension s'affaisser hors de sa valeur admissible spécifiée. plage.

• Ceci nous amène à leur deuxième rôle, qui est de fermer localement les boucles high di / dt. Cela est nécessaire pour faire fonctionner le circuit, car trop d'inductance entraînera un affaissement de l'alimentation, mais c'est également très bénéfique, car cela évite d'injecter des courants HF dans le plan GND. Notre CPU tire des courants très rapides, donc les plafonds locaux à faible inductance seront les premiers à réagir. Ils font ensuite la moyenne du courant tiré des bouchons plus grands, plus lents, plus élevés et plus éloignés. Ceux-ci doivent à leur tour fournir des frais pendant que le régulateur, généralement lent, répond.

• Idem pour l'entrée d'un régulateur buck. Il dessine un courant d'onde carrée rapide, et le rôle des capuchons de découplage d'entrée est de le faire circuler dans une boucle locale serrée, et de ne tirer qu'un courant moyen beaucoup moins bruyant de l'alimentation principale.

• Sur les éléments analogiques comme les amplificateurs opérationnels, les bouchons de découplage filtrent également le bruit HF sur les alimentations. Si votre ampli op entre dans la classe B, pivote ou attire un pic de courant alors qu'il agite une charge capacitive, il attirera un courant déformé ou un pic de courant, ce qui injectera une distorsion dans les alimentations. La distorsion résultante en sortie dépend de l'impédance d'alimentation et du PSRR à la fréquence appropriée.

• Et du côté de l'offre, les plafonds devraient évidemment rendre votre régulateur heureux! Vérifiez sa fiche technique. Tous les LDO «stables avec céramique 1µF» ne sont pas égaux. Certains ont des réponses transitoires admirables. D'autres sont horribles. Idem s'il y a une perle de ferrite dans la fourniture. Ne fabriquez pas un réservoir LC qui résonne à une fréquence que vous utilisez ...

Une inductance excessive dans les lignes d'alimentation provoque une chute de tension sur les demandes de courant transitoire. Les éléments numériques réagissent à cela en plantant, en calculant des valeurs incorrectes, en déclenchant des détecteurs UVLO ou de baisse de tension, et toutes sortes de choses amusantes. Les amplificateurs opérationnels et les bits analogiques réagissent en oscillant, mettant une éternité à se régler, augmentant la distorsion, etc.

Une inductance excessive provoquera également des pointes de tension (positives ou négatives) lors de l'introduction de gros courants, comme cela se produit lors de la commutation d'un convertisseur CC-CC. Cela va faire exploser vos FET, vos pilotes FET ... Je l'ai déjà vu plusieurs fois sur ce site.

Maintenant, c'est un peu compliqué et il y a plusieurs approches.

• L'amateur

Vous aimez souder le 0805 car le 0603 est trop petit. Sachant que l'inductance dépend de la taille de l'emballage et non de la valeur, vous achetez quelques centaines des plus gros bouchons que vous pouvez obtenir en 0805, probablement de 1 à 10 µF en fonction de la tension, et bénéficiez d'une réduction de quantité intéressante. Ils vous en collent un sur chaque broche d'alimentation, sans vous inquiéter, et cela fonctionne juste. Vous pourriez mettre 100nF, mais le prix n'est pas si différent pour un amateur, et honnêtement, mieux vaut mettre un plafond 5c plus cher que de penser à la valeur dont vous avez besoin, hein? Je veux dire, si vous appréciez votre temps, dépenser 5c pour gagner une minute supplémentaire en pensant à la valeur dont vous avez réellement besoin est une évidence. Tout comme dépenser 50 € pour des planches chinoises à 4 couches par rapport à l'asservissement pendant deux week-ends en ajustant minutieusement le foutu désordre sur deux couches? Heck ouais.

L'ajout d'un électrolytique 10c vous évitera également parfois la peine de déboguer un régulateur oscillant, un investissement qui en vaut la peine lorsque vous ne faites que quelques cartes.

Remarque: la mise en parallèle de 100nF avec 1µF n'est utile que si le 100nF est beaucoup plus petit. S'ils sont du même paquet, ils ont la même inductance. Le plus petit bouchon ne sera plus rapide que s'il est physiquement plus petit et plus proche des broches / plans.

• L'ingénieur RF

Ce gars a une bonne idée de l'impédance d'alimentation dont il a besoin, et la crée en collant différents bouchons en parallèle, en tenant compte du package et via l'inductance, du fait que C0G fonctionne mieux en HF, peut-être exploiter les fréquences auto-résonnantes , assurez-vous que l'alimentation ne résonne pas sur la mauvaise fréquence, collez une ou deux billes de ferrite dans le mélange pour ajouter un peu de filtrage, etc. Ici, l'impédance est plus importante que la valeur du condensateur.

• L'audiophile

Il fait essentiellement le contraire, le capuchon X7R SMD est d'environ 1nH, les boîtes rouges WIMA à trous traversants avec un espacement de broches de 5,08 mm sont montées d'environ 6-8 nH, et donc le bruit HF sur les rails est multiplié par le même facteur, mais qu'importe, ça a l'air bien! De plus, le LDO instable fait pétiller les aigus, pour ce petit plus.

• Le méchant de la carte mère

Dans ce cas, le fabricant donne un profil d'impédance recommandé pour l'alimentation de sa puce. Et un outil logiciel pour vous faciliter la tâche. Le résultat implique généralement des tonnes de bouchons de faible valeur, car ils doivent être minuscules, à faible ESL et s'insérer entre les vias BGA ou similaires. Ensuite, il décalera les valeurs pour obtenir son profil d'impédance, vérifie la chose avec un VNA (sous tension nominale). Ensuite, les réducteurs de coûts dépeupleront la moitié des plafonds, bien sûr.

• Le type analogique

Obtenez un opamp avec un "temps de stabilisation de 100ns à 0,1%". Collez-le sur une planche avec des capuchons de découplage comme 10nF // 1µF. Chaque fois qu'il pivote et attire un pic de courant, une résonance LC se produit entre les deux bouchons, surmonte le PSRR de l'amplificateur optique qui est faible à cette fréquence, et le temps de stabilisation devient 100 fois plus long qu'il ne le devrait. La solution est d'utiliser UN SEUL capuchon à faible ESR, qui sera en céramique, donc ce sera le petit et local. Et utilisez des bouchons avec ESR réel pour les plus gros, ce qui amortira l'impédance et ne résonnera pas. Comme les tantales ou les électrolytiques.

Rappelez-vous que votre puce a des fils de liaison très très fins, donc elle contient de toute façon 0,1-0,5 ohm dans les fournitures, donc votre amplificateur opérationnel n'a pas besoin, ou se soucie du fait que le capuchon MLCC a 0,01 ohms ESR! Ce genre d'ESR ultra bas est une douleur dans le ... à cause des résonances.

En fait, les céramiques à faible ESR sont tellement pénibles que certaines personnes comme SUN ont trouvé des moyens insensés de coller des résistances annulaires imprimées sur les couches internes pour ajouter de l'ESR!

Maintenant, ils commencent à en créer des " contrôlés ESR". Il était temps.

Notez que je ne parle pas beaucoup de valeurs. Le gars RF et le gars de la carte mère ont une cible d'impédance à atteindre, donc il s'agit plus de combien de plafonds, d'inductance, comment choisir les valeurs décalées, quel type de bouchons utiliser, pour le coût le plus bas. Le type analogique utilisera très probablement un petit capuchon en céramique pour s'assurer que son ampli op a une bonne alimentation à faible inductance, et choisir une valeur qui correspond à l'emballage dont il a besoin ...

La règle principale est de maintenir à tout moment une tension adéquate sur toutes les broches d'alimentation. C'est généralement tout ce qui est nécessaire pour les circuits numériques. Dans les circuits analogiques, le rail d'alimentation peut souvent agir comme un chemin de signal indésirable, il est donc nécessaire d'avoir une faible impédance large bande sur le rail d'alimentation.

Si le circuit tire des surtensions avec des constantes de temps de uS à mS, alors la carte aura souvent un condensateur `` en vrac '' de 100 uF ou plus à l'endroit où l'alimentation entre dans la carte, pour lutter contre l'impédance de sortie de l'alimentation. Si l'alimentation principale est un simple redresseur secteur, alors des condensateurs beaucoup plus gros seront utilisés ici.

Un circuit numérique prendra des courants très importants aux transitions, mais ceux-ci ne dureront que pour nS. Ceux-ci sont traités par un capuchon en céramique à proximité de chaque broche d'alimentation de chaque appareil. Comme les impulsions de courant sont si courtes, elles sont souvent comprises entre 10nF et 100nF.

Des applications plus exigeantes peuvent être traitées en ajoutant d'autres condensateurs, ou des billes de ferrite ou des inducteurs pour augmenter l'isolation entre les différentes parties du rail d'alimentation.

Je n'ai jamais vu de formule réelle, mais plutôt un truc instinctif que vous tirez de l'expérience.Parfois, les fiches techniques définissent une quantité de découplage recommandée, mais cela dépend vraiment de l'occupation de l'appareil auquel il est associé.

Si c'est une porte silencieuse qui surveille certaines entrées de l'utilisateur ou quelque chose du genre, alors un petit plafond est très bien.S'il s'agit d'une puce avec beaucoup de sorties, toutes commutant à des fréquences d'horloge avec de grands ventilateurs, vous avez besoin de BEAUCOUP plus de découplage.

Plus souvent qu'autrement, cela est dicté par le fait que votre entreprise achète une taille spécifique en fonction de la charge du godet.

Trouvez ou estimez la quantité de courant maximum et le temps maximum pendant lequel la charge prendra son «excursion» à partir de la valeur nominale du rail de tension.

Vous pouvez ensuite utiliser cette formule pour déterminer la relation entre la taille du condensateur et l'écart par rapport à la valeur nominale de votre rail d'alimentation:

$$ C = I \ frac {\ Delta T} {\ Delta V} $$ Où I est le courant, t est l'heure de l'événement et V est la différence de tension par rapport au rail.

Par exemple, si j'avais une charge qui attirait 100mA de plus que la moyenne pendant 5us, et que je voulais que le rail reste à moins de 0,03V, l'équation ressemblerait à ceci:

$$ C = 100mA \ frac {5us} {0.03V} = 17uF $$

ou arrondissez-le à 20 uF pour être meilleur.

Cela fonctionne en supposant un courant de type «entrée pas à pas», si vous aviez une onde sinusoïdale, vous voudriez probablement utiliser un facteur de puissance pour «déclasser» le courant. Utilisez l'équation pour vous mettre dans le stade approximatif, puis vérifiez l'ondulation et accordez-la si nécessaire.

Vous pouvez dériver des formules pour les condensateurs qui permettent une certaine tension d'ondulation localisée pour un courant de puce localisé donné tout en étant alimenté par un certain rail d'alimentation ayant autant de micro ou nano henries dans l'alimentation.Vous pouvez l'étendre pour accueillir d'autres puces localisées et éventuellement prendre des décisions sur le partage d'un découpleur.Ensuite, vous devez penser à la fréquence de résonance propre de certains condensateurs et décider si en fait des valeurs plus basses sont plus préférables ou si deux condensateurs de fréquence de résonance différente pourraient être les plus appropriés.Vous voudrez peut-être également prendre en compte la résistance série effective de certains condensateurs généralement électrolytiques et faire toute une charge de maths.

D'un autre côté, vous adoptez l'approche pratique et choisissez généralement 100 nF pour vos puces numériques et si vous pensez que la vitesse est suffisamment élevée, choisissez un 10 nF pour éviter la résonance.Vous devriez également lire la fiche technique de chaque puce et voir ce qu'elle recommande.