“ กฎตัวเก็บประจุบายพาส / ตัวแยกสองตัว” หรือไม่?

ฉันพบการสนทนาจำนวนมากเกี่ยวกับตัวเก็บประจุบายพาสและวัตถุประสงค์ของพวกเขา โดยปกติแล้วพวกเขามาเป็นคู่ 0.1uF และ 10uF ทำไมต้องเป็นคู่ ใครบ้างมีการอ้างอิงที่ดีกับกระดาษหรือบทความหรือสามารถให้คำอธิบายที่ดี? ฉันหวังว่าจะได้รับทฤษฎีเล็กน้อยว่าทำไมทั้งสองและวัตถุประสงค์ของแต่ละ

ตัวเก็บประจุที่แท้จริงมีการเหนี่ยวนำและความต้านทาน วัตถุประสงค์ของตัวเก็บประจุบายพาสคือการตอบสนองอย่างรวดเร็วกับกระแสชั่วคราวเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าที่มั่นคง ชุดเหนี่ยวนำและความต้านทานเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับเป้าหมาย

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

$v=L \frac{di}{dt}$

โดยการใส่ตัวเก็บประจุแบบขนานความสามารถเพิ่ม โดยปกติแล้วสิ่งนี้จะดีเพราะความจุมากขึ้นต่อต้านการเปลี่ยนแปลงแรงดันได้มากขึ้น

ในขณะเดียวกันตัวต้านทานแบบขนานหรือตัวเหนี่ยวนำจะลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ ตัวเหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพ (ความต้านทานมีความคล้ายคลึงกัน) ของวงจรนี้คือ

ดังนั้นตัวเก็บประจุแบบขนานจะเพิ่มสิ่งที่คุณต้องการ (ตัวเก็บประจุ) และลดสิ่งที่คุณไม่ต้องการ (ตัวเหนี่ยวนำความต้านทาน)

นอกจากนี้ตัวเก็บประจุที่มีมูลค่าต่ำโดยอาศัยขนาดที่เล็กกว่าของพวกเขามีแนวโน้มที่จะมีการเหนี่ยวนำที่ต่ำกว่าและเหมาะสำหรับการใช้งานความถี่ที่สูงขึ้น

แน่นอนว่ามันใช้งานได้เพียงจุดเดียวเพราะวิธีการใด ๆ ที่คุณสามารถเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนานเพิ่มการเหนี่ยวนำ ในบางจุดมีการเหนี่ยวนำเพียงพอโดยเส้นทางไปยังตัวเก็บประจุเพิ่มเติมที่ไม่มีประโยชน์ การจัดวางให้ถูกต้องเพื่อลดการเหนี่ยวนำให้น้อยที่สุดเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบวงจรความถี่สูง ลองดูที่ตัวเก็บประจุทั้งหมดรอบ ๆ CPU สำหรับแนวคิดบางอย่าง ที่นี่คุณสามารถเห็นจำนวนมากที่กึ่งกลางซ็อกเก็ตและมีอีกมากมายที่ด้านล่างของบอร์ดซึ่งมองไม่เห็น:

http://www.ti.com/lit/an/scba007a/scba007a.pdf

คุณจะเห็นตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ที่เรียกว่าตัวเก็บประจุ "ธนาคาร" หรือ "กลุ่ม" แน่นอนว่าตัวเก็บประจุขนาดเล็กนั้นแน่นอนว่า "บายพาส" ตัวเก็บประจุ แนวคิดพื้นฐานคือในโลกแห่งความเป็นจริงปรสิตของตัวเก็บประจุไม่เหมาะ ตัวเก็บประจุ "ธนาคาร" ของคุณจะช่วยดึงพลังงานชั่วคราว (การเปลี่ยนแปลงในการเปลี่ยนแปลงปัจจุบันจริง) แต่เนื่องจากปัญหาในโลกแห่งความจริงหากเสียง RF (EMI) เข้าสู่สายตัวเก็บประจุบายพาสขนาดเล็กจะทำให้เสียงนั้นสั้นลงก่อน มาถึง IC ของคุณ นอกจากนี้ตัวเก็บประจุทั้งสองตัวนี้จะช่วยในการยับยั้งการสลับของสวิทช์รวมทั้งปรับปรุงการแยกระหว่างวงจร

แม้ว่าฟิสิกส์จะเหมือนกัน แต่ศัพท์ก็เปลี่ยนไปตามหน้าที่ของมัน "ธนาคาร" ตัวเก็บประจุ "ให้" ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเล็กน้อย (เช่นธนาคารค่าใช้จ่าย) คน "บายพาส" ช่วยให้เสียงที่จะข้าม IC ของคุณโดยไม่ทำอันตรายสัญญาณ ตัวเก็บประจุ "Smoothing" ลดการกระเพื่อมของแหล่งจ่ายไฟ "ตัวแยกสัญญาณ" ตัวเก็บประจุแยกสองส่วนของวงจร

ดังนั้นในทางปฏิบัติคุณใส่หมวกธนาคารอยู่ข้างหมวกบายพาสและมี 10uF และ 0.1uF ของคุณ แต่สองข้อนั้นเป็นอะไรก็ได้ คุณมี RF บนบอร์ดของคุณหรือไม่ อาจต้องการหมวก 1nF เช่นกัน

ตัวอย่างง่ายๆของความต้านทานในโลกแห่งความเป็นจริงสามารถดูได้ในภาพนี้ หมวกที่เหมาะจะเป็นทางลาดลงขนาดใหญ่ตลอดไป อย่างไรก็ตามแคปขนาดเล็กจะดีกว่าที่ความถี่สูงกว่าในโลกแห่งความจริง ดังนั้นคุณจะสแต็คสอง (หรือสามหรือสาม) ติดกันเพื่อให้ได้ความต้านทานรวมต่ำสุด

อย่างไรก็ตามฉันได้อ่านความเห็นที่ไม่เห็นด้วยเกี่ยวกับเรื่องนี้โดยบอกว่าการกำทอนตนเองระหว่างสองคนนั้นจริงสร้างความต้านทานสูงในบางความถี่และควรหลีกเลี่ยง แต่สำหรับคำถามอื่น

ฉันจะพยายามทำให้ง่ายขึ้นเล็กน้อย

หมวกขนาดเล็กเรียกว่าบายพาสหมวก แต่วัตถุประสงค์หลักของพวกเขาคือการจัดการกับเดือยความถี่สูง พวกเขาจะต้องมีขนาดเล็กเพื่อจำหน่ายและเรียกเก็บเงินได้อย่างรวดเร็วในการตอบสนองต่อการที่แหลมเข้ามาบ่อย

หมวกขนาดใหญ่เรียกว่าหมวกขนาดใหญ่และการจัดการเหล่านี้กับชิงช้าปัจจุบันมากขึ้น โดยหลักแล้วถ้าคุณวางรางขนาดใหญ่บนรางอย่างกระทันหันคุณจะต้องใช้แคปขนาดใหญ่เพื่อช่วยในการจ่ายโหลดใหม่

ยิ่งไปกว่านั้นการมีตัวเก็บประจุสองตัวยังช่วยลดความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) ของพวกเขาซึ่งเป็นคุณสมบัติที่แตกต่างกันซึ่งสืบทอดมาและนี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเมื่อทำการจ่ายไฟบนบอร์ด