ตัวเก็บประจุเซรามิก 0402 0.01 µF ถัดจากตัวเก็บประจุเซรามิก 0402 0.1 µF จะมีประโยชน์ในการแยกพลังงานหรือไม่

ฉันมักจะเข้าใจเสมอว่าจุดที่ใช้ตัวเก็บประจุขนาดเล็กในแบบขนานคือให้ความต้านทานต่ำที่ความถี่สูงกว่าตัวเก็บประจุที่ใหญ่กว่าเพราะตัวเก็บประจุตัวเก็บประจุที่สูงกว่ามักจะมีแพ็คเกจที่ใหญ่กว่าดังนั้นตัวเหนี่ยวนำกาฝากจึง .

อย่างไรก็ตามหากตัวพิมพ์ใหญ่ทั้งสองมีบรรจุภัณฑ์เดียวกัน ( 0402ในกรณีนี้) มีประโยชน์อย่างไรบ้าง?

นี่เป็นเรื่องถกเถียงเล็กน้อย บางคนดูเหมือนจะรู้สึกว่าตัวเก็บประจุเกินเสียงสะท้อนไม่มีประโยชน์สำหรับการข้าม คนอื่น ๆ ชี้ให้เห็นว่าแม้กระทั่งการกำทอนในอดีตส่วนนั้นเป็นเพียงตัวเหนี่ยวนำขนาดเล็กมากลัดวงจรลงสู่พื้นดินและยังมีความต้านทานต่ำ

พล็อตจาก Murata นี้แสดงความต้านทาน (ขนาด) กับความถี่สำหรับค่าตัวเก็บประจุที่แตกต่างกันสามค่าในแพ็คเกจเดียวกัน (0402):

นี่แสดงให้เห็นว่าหลังจากส่วนที่มีค่าสูง (เช่น 0.1 ยูเอฟ) ผ่านการสั่นพ้องส่วนที่มีค่าต่ำกว่า (เช่น 0.01 ยูเอฟ) เพิ่งจะบรรลุค่าอิมพีแดนซ์ที่ลดลงก่อนที่มันจะกระทบเรโซแนนซ์มากเกินไป เช่นเดียวกับในส่วนที่มีมูลค่าสูง

ที่กล่าวว่าตามที่คนอื่น ๆ ได้ชี้ให้เห็นว่ายิ่งคุณสามารถใส่ตัวเก็บประจุแบบขนานได้มากเท่าไรคุณก็ยิ่งลดความต้านทานและการเหนี่ยวนำของชุดของชิ้นส่วนได้มากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นการเพิ่มชิ้นส่วนมากขึ้นจะช่วยอย่างน้อย

แก้ไข:

ฉันควรชี้ให้เห็นว่าถ้าคุณเริ่มพิจารณาค่าที่มากขึ้นใน pacakges ที่ใหญ่กว่าพูด 1 uF ใน 0805 และ 10 uF ในแพ็คเกจขนาดอิเล็กโทรไลติคคุณสามารถปรับปรุงความต้านทานที่ความถี่ต่ำ (ต่ำกว่า 10 MHz)

สมมติว่าตัวเหนี่ยวนำได้รับการแก้ไขเป็นหลักสำหรับขนาดแพคเกจที่กำหนดความจุค่าที่ต่ำกว่าจะมี SRF ที่สูงขึ้นซึ่งจะทำให้แยกได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น มากกว่าหนึ่งในแต่ละค่าลดการเหนี่ยวนำ / ESR เพื่อลดความต้านทานรอบความถี่นี้ ชุดของค่าต่าง ๆ ให้ความต้านทานต่ำตลอดช่วงที่ต้องการ

เอกสาร Xilinxนี้(xapp623) มีรายละเอียดที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับการแยกออกจากกันและทำไมจึงใช้ค่าที่แตกต่างกัน

อ้างส่วนที่เกี่ยวข้อง - พวกเขาพูดว่า:

ตัวเก็บประจุความถี่ที่มีประสิทธิภาพ

ตัวเก็บประจุทุกตัวมีย่านความถี่แคบที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในฐานะตัวเก็บประจุแยก นอกวงนี้มันมีส่วนร่วมกับ PDS แต่โดยทั่วไปมันมีขนาดเล็กกว่ามาก ย่านความถี่ของตัวเก็บประจุบางตัวนั้นกว้างกว่าตัวเก็บประจุอื่น ESR ของตัวเก็บประจุกำหนดปัจจัยคุณภาพ (Q) ของตัวเก็บประจุซึ่งกำหนดความกว้างของย่านความถี่ที่มีประสิทธิภาพ ตัวเก็บประจุแทนทาลัมโดยทั่วไปมีวงดนตรีที่มีประสิทธิภาพกว้างมากในขณะที่ตัวเก็บประจุชิป X7R และ X5R ที่มี ESR ที่ต่ำกว่าของพวกเขาโดยทั่วไปจะมีวงดนตรีที่มีประสิทธิภาพแคบมาก ย่านความถี่ที่มีประสิทธิภาพสอดคล้องกับความถี่พ้องของตัวเก็บประจุ ในขณะที่ตัวเก็บประจุในอุดมคติมีเพียงลักษณะ capacitive แต่ตัวเก็บประจุที่ไม่เหมาะจริงก็มี ESL ที่เหนี่ยวนำตัวเบียนและความต้านทานต่อปรสิต ESR ปรสิตเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นอนุกรมเพื่อสร้างวงจร RLC (รูปที่ 3) ความถี่เรโซแนนท์ที่เกี่ยวข้องกับวงจร RLC นั้นเป็นความถี่เรโซแนนท์ของตัวเก็บประจุ

คุณถูกต้อง: ผลประโยชน์ไม่ได้เกิดจากค่าที่แตกต่างกัน แต่ในความจริงที่ว่ามันเป็นแบบคู่ขนานได้อย่างมีประสิทธิภาพลด ESR ที่เป็นก้อนและการเหนี่ยวนำความถี่สูงลดลงครึ่งหนึ่ง อย่างที่นายจอห์นสัน [8.2.4] กล่าวไว้:

วิธีที่ดีที่สุดที่จะได้รับการเหนี่ยวนำที่ต่ำมากคือการขนานตัวเก็บประจุขนาดเล็กจำนวนมาก

ค่า ESR ที่แตกต่างกันนั้นสำคัญสำหรับสัญญาณหรือเสียงรบกวนที่สูงกว่า 10MHz; สูงกว่า 100MHz เฉพาะแพคเกจ (นำไปสู่) เรื่องการเหนี่ยวนำ

สิ่งนี้ทำให้ฉันนึกถึงคำพูดอื่นที่อ้างถึงซ้ำโดย Donald Knuth:

การเพิ่มประสิทธิภาพก่อนวัยอันควรเป็นรากฐานของความชั่วร้ายทั้งหมด

ตัวเก็บประจุแบบขนานสามารถมีผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์เนื่องจากการสะท้อนระหว่างตัวเก็บประจุที่อยู่ติดกัน ตัวอย่างเช่นการใช้ข้อมูลที่แสดงในความคิดเห็นข้างต้นการเหนี่ยวนำที่เทียบเท่าในขนาดเคส 0402 จะอยู่ที่ประมาณ 0.4nH ด้วยการจำลองเครื่องเทศแบบขนาน 0.1uF และตัวเก็บประจุ 0.01uF ที่มี 0.4nH ในซีรีย์แต่ละตัวเก็บประจุแพคเกจตัวเก็บประจุ 0402 สองชุดจะกลายเป็นเรโซแนนท์ขนานที่ประมาณ 60 MHz โดยมีเรโซแนนซ์ต่อไปนี้ที่ประมาณ 80 MHz ด้วยการเลี่ยงผ่าน RF สิ่งนี้อาจกลายเป็นสิ่งสำคัญ