จำเป็นต้องใช้ตัวแยกสัญญาณสำหรับไอซีอะนาล็อก (เช่น LM339, LM324 …) หรือไม่


12

บ่อยครั้งที่แคป decoupling 100n ถึง 1µF ถูกวางไว้ในสายจ่าย IC สำหรับตรรกะดิจิตอล

สำหรับวงจรแอนะล็อกจำเป็นต้องเลือกตัวแยกแคปเมื่อมีการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์และตรรกะดิจิทัลร่วมกันหรือไม่

ฉันไม่เคยวางพวกเขาและไม่ได้มีปัญหาใด ๆ แต่ฉันยังไม่ได้ทำสิ่งที่ผลิตดังนั้นจะไม่มีประสบการณ์มาก

คำตอบ:


12

ในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณผสมสำหรับการผลิตที่ต้องผ่าน FCC ใช่อย่างแน่นอน

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่คุณต้องทำคือดูที่การใช้งานในปัจจุบันของคุณความถี่ที่จะเกิดขึ้นและพิจารณาว่าความจุของแหล่งจ่ายไฟโดยรวมของคุณจำเป็นต้องลดความถี่เหล่านั้นบนอุปกรณ์สิ้นเปลือง ไม่เช่นนั้นคุณจะได้รับเสียงเรียกเข้าบนเครื่องบินที่เป็นปัญหาใหญ่ของ EMI

คุณจะได้รับความจุจากสแต็ค PCB ขึ้นมาสมมติว่าคุณมีพลังและระนาบกราวด์ โดยปกติแล้วคุณจะพบกับความจุและขนาดของตัวเก็บประจุที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายของคุณ

ตัวอย่างเช่นคุณสามารถเกิดขึ้นกับสิ่งที่ชอบ:

  • 30 0.1 ยูเอฟ 0603 สูงสุด
  • 30 10nF 0402 เพื่อหลีกเลี่ยงการเหนี่ยวนำตะกั่ว
  • แทนทาลัม 5 10 ยูเอฟ

จากนั้นจึงโรยสิ่งเหล่านี้ในลักษณะที่เป็นตรรกะ 1 0.1uF และ 1 10nF ต่อหนึ่งกำลังไฟ หนึ่ง tant ต่อ IC สำคัญหรือใกล้กับส่วนของไอซีปัจจุบัน / อะนาล็อกขนาดเล็ก

ด้วยการออกแบบสัญญาณแบบผสมคุณต้องจำไว้เสมอว่าเพียงเพราะสัญญาณเป็นอะนาล็อกที่มีความถี่ต่ำคุณยังต้องถือว่าเป็นสัญญาณรบกวน EMI จะมีสัญญาณชั่วคราวจากส่วนที่เหลือของระบบของคุณบนสัญญาณนั้นไม่ว่าการแยกของคุณจะน่าทึ่งเพียงใด

ไม่เพียง แต่พูดถึงความเร็วสูงที่นี่เท่านั้น ระบบที่มีนาฬิกา 25Mhz และมีปัญหาเหล่านี้ได้อย่างง่ายดายและล้มเหลว FCC ค่อนข้างน่าสังเวช (เชื่อฉัน: 0)


ฉันจะเพิ่มสองสิ่ง 1) หากคุณไม่สามารถใส่ 0402 บน PCB ของคุณได้คุณสามารถข้ามระดับการบายพาสนี้ได้ โดยทั่วไปกฎของหัวแม่มือคือ "ใช้ความจุที่ใหญ่ที่สุดที่คุณสามารถจ่ายได้สำหรับขนาดบรรจุภัณฑ์ที่กำหนด" เว้นแต่ว่าคุณจะหวาดระแวงเกี่ยวกับการเหนี่ยวนำ
ajs410

กรมทางหลวง 2) ระวังด้วยฝาแทนทาลัมเมื่อใช้เป็นฝาปิดไฟ พวกเขาไม่ชอบกระแสไฟกระชาก
ajs410

จุดแรกของคุณใช้ไม่ได้กับการเลี่ยงผ่านเพื่อลด EMI / คลื่นเสียงรบกวน แทนที่จะติดตั้งฝาปิดที่ใหญ่ที่สุดที่คุณสามารถทำได้บนพินพาวเวอร์คุณต้องดูความถี่ที่คุณคาดหวังระลอกคลื่นและเลือกตัวเก็บประจุที่มีอิมพีแดนซ์ขั้นต่ำที่ความถี่เหล่านั้น ขึ้นอยู่กับเหตุผลแพคเกจการก่อสร้างและความจุ หากคุณจัดการกับระบบ 25 เมกะเฮิร์ตซ์นาฬิกาของคุณความถี่อันตรายจะเป็น 25,75,125,175,225 0.1uf ถูกเลือกโดยทั่วไปเพื่อให้ครอบคลุมระดับต่ำสุดและโดยทั่วไปจะมีค่า 10nF จาก 80-300mhz หรือมากกว่านั้น
Mark

วิธีที่ฉันเข้าหาก็คือการระบุความต้องการแยกตัวของฉันทั้งขนาดและการตอบสนองความถี่ ดังนั้นฉันรู้ว่าฉันต้องการความคุ้มครองตั้งแต่ 0 ถึง 250 เมกะเฮิร์ตซ์ฉันเลือกการจัดกลุ่มของแคปใด ๆ ก็ตามที่ส่งผลให้อิมพีแดนซ์ลงสู่พื้นอยู่ที่ <0.1ohm เสมอ การใช้ MLCC มาตรฐานกับภาษาถิ่น X7R, 0.1uF และ 10nF ครอบคลุมฉันตั้งแต่ ~ 4Mhz ถึง 250Mhz ซึ่งเป็นที่ที่ฉันกังวลมากที่สุด ลงไปในช่วงเสียง <20 กิโลเฮิร์ตซ์ ESR ของเซรามิกเพิ่มความเงียบเล็กน้อยดังนั้นการใช้อิเล็กโทรไลต์ก็มีประโยชน์ไม่ว่าจะเป็นแทนทาลัมหรืออลูมิเนียม ดังนั้นสิ่งเหล่านี้จะใช้สำหรับการบายพาสเป็นกลุ่มความถี่ต่ำ
ทำเครื่องหมาย

จากนั้นคุณหาจำนวนความจุที่คุณต้องการตามการวาดปัจจุบันของอุปกรณ์ต่างๆ หากคุณรู้ว่าการวาดปัจจุบันคุณรู้ว่าความต้านทานที่เป็นตัวแทนและสามารถคำนวณความจุที่ต้องการสำหรับการลดลงของระลอกคลื่นที่ต้องการ
ทำเครื่องหมาย

6

มันขึ้นอยู่กับวงจรรวมที่คุณใช้ โดยทั่วไปแบนด์วิธที่สูงกว่าอุปกรณ์อะนาล็อกจะมีการแยกตัวแหล่งจ่ายไฟที่สำคัญกว่าออก ส่วนใหญ่แผ่นข้อมูลสำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ จะแสดงสิ่งที่คุณต้องการ แอมพลิฟายเออร์ความเร็วสูงหรือตัวเปรียบเทียบอาจมีความไวต่อการแกว่งหากไม่ผ่านอย่างถูกต้อง


4

ไอซีอะนาล็อกเช่นตัวเปรียบเทียบและ op-amps แน่นอนที่สุดว่าต้องการการแยกสัญญาณโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากใช้เป็นสวิตช์ฮิสทิติก คุณสามารถเห็นพฤติกรรมที่แปลกมาก (ตีกลับระหว่างรัฐเป็นเรื่องธรรมดามาก) ถ้าไม่มี decoupling ที่ดีและมีสัญญาณรบกวน HF ในการจัดหา

มาจากพื้นหลังการสลับพลังงานแบบอะนาล็อก - ถ้าฉันสงสัยว่า op-amp หรือตัวเปรียบเทียบไม่ได้ทำในสิ่งที่ฉันคิดว่าควรเป็นสิ่งที่สองสิ่งแรกที่ฉันมักจะตรวจสอบคือ: (1) มีตัวเก็บประจุแยกตัวและ (2) ถ้ามีมันอยู่ในตำแหน่งไฟฟ้าที่ดีในแผนผังหรือไม่?


2

อีกประเด็นที่ควรพิจารณาด้วยตัวเก็บประจุตัวแยกสัญญาณใน op-amps คือพวกมันจำเป็นต้องเปลี่ยนจากรถไฟหนึ่งไปอีกแบบหนึ่งไม่ใช่จากรถไฟหนึ่งไปอีกรถไฟ ตัวอย่างเช่นแอมป์สหกรณ์ที่มี +/- 5 V รางจำเป็นต้องเก็บประจุหนึ่งจากแต่ละรถไฟไปยังพื้นดิน สิ่งนี้จะช่วยให้มั่นใจว่าแอมป์สหกรณ์มีแหล่งจ่ายไฟแยกออกจากกันอย่างเหมาะสม

คุณต้องมีพวกมันไว้บนเส้นทางสัญญาณเช่นตัวเก็บประจุขนาดเล็กข้ามตัวต้านทานป้อนกลับจะช่วยให้วงจรแอมป์ op ของคุณเปลี่ยนจากเครื่องจำลองเป็น PCB จริงโดยไม่มีเสียงรบกวนและความผันผวน


ฉันเคยเห็นวงจรที่มีรางรถไฟถึงที่เปิดโล่งนอกเหนือไปจากแผงวงจรทั้งสอง มีข้อได้เปรียบอะไรบ้างในการติดตั้งกับรางรถไฟ?
โทมัสโอ

ไม่มีข้อได้เปรียบที่ทำให้พวกเขาข้ามทั้งสองราง ดีที่สุดเพื่อให้พวกเขารถไฟไปยังพื้นดินเพราะมันมีเส้นทางเสียงรบกวนจากทางรถไฟกลับไปที่ระนาบพื้นดินที่เป็นแหล่งที่มีศักยภาพ 0 V ของคุณและทุกอย่างต้องได้รับการแยกกลับไปที่นี้!
smashtastic

1

ปกติฉันจะไปโดยไม่ เหตุผลที่ตัวเก็บประจุดีคัปปลิ้งสำคัญสำหรับวงจรดิจิตอลคือพวกมันสามารถใช้กระแสสูงเมื่อเปลี่ยนสถานะ ตัวเก็บประจุจะลดขนาดของลูปปัจจุบันและแม้แต่ดึงออกจากแหล่งที่มา สำหรับวงจรอะนาล็อกนี่อาจเป็นปัญหาน้อยแม้ว่าบางครั้งเหตุผลก็คือปัญหาเนื่องจากวงจรอนาล็อกจะให้ผลลัพธ์ที่ไม่ดีเนื่องจากเสียงรบกวนของอุปทาน วงจรอะนาล็อกที่ละเอียดอ่อนจึงถูกแยกออกเป็นแหล่งจ่ายของตัวเองอาจมีตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำเพื่อให้สิ่งต่าง ๆ เรียบออก

อย่างไรก็ตามฉันก็ไม่มีประสบการณ์เช่นกันดังนั้นคาดว่าจะได้คำตอบที่ดีกว่าในไม่ช้า

แก้ไข: แน่นอนมีคำตอบที่ดีกว่า ทำการแยก opamps โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องมือเปรียบเทียบ ดีใจที่ฉันได้เรียนรู้บางสิ่ง!


2
ขอบคุณ & +1 สำหรับคำตอบของคุณ อุปกรณ์เช่น LM339 อาจเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วแม้ว่าและปริมาณการใช้ในปัจจุบันอาจแตกต่างกันไป Decoupling จำเป็นไหมที่นี่ในบางสถานการณ์?
โทมัสโอ

1
อาเปรียบเทียบ ฉันจะเอนตัวไปสู่การรวมตัวเก็บประจุเข้าไปด้วย พวกเขาไม่ควรเจ็บ
Yann Vernier
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.