Comment fonctionnent les condensateurs de découplage et de masse? quelle différence font-ils en les ajoutant au circuit .. Quelquun peut-il maider en utilisant un circuit simple qui montre leffet du découplage et des condensateurs en vrac sur un circuit? (Jai besoin dune explication telle que le premier circuit ne doit pas contenir ces condensateurs et les résultats doivent être affichés et le deuxième circuit les contiendra et jaimerais voir et comparer leffet de leur ajout).
Réponse
Il ny a, dans un sens, aucune différence qualitative. La différence est déchelle, à la fois de courant et de temps.
Un condensateur de masse est utilisé pour empêcher la sortie dune alimentation de chuter trop loin pendant les périodes où le courant nest pas disponible. Pour les alimentations linéaires alimentées en ligne, cela se produirait pendant les périodes (disons 10 s de ms) pendant lesquelles la tension de ligne est proche de zéro. Cela sapplique également au circuit dans son ensemble. Autrement dit, un assemblage électronique contenant plusieurs cartes de circuit imprimé peut avoir un seul ensemble de condensateurs de masse dans lalimentation.
Les condensateurs de découplage, en revanche, sont utilisés localement (par exemple, 1 par puce logique dans certains systèmes) et sont destinés à fournir du courant pendant des périodes beaucoup plus brèves (généralement 10 s de ns pour les systèmes TTL) et des courants beaucoup plus faibles. En conséquence, les bouchons de découplage sont généralement beaucoup plus petits que les bouchons en vrac.
Ce nest pas entièrement une règle stricte et rapide – pour certaines parties analogiques à grande vitesse, un mélange de différentes valeurs de découplage est recommandé, les plus petites valeurs fournissant les temps de compensation les plus courts, et des plafonds plus grands étant également utilisés . Convertisseurs A / N haute vitesse souvent utilisés pour recommander une combinaison 0,1 uF / 10 uF. De nombreuses cartes logiques ont un mélange de valeurs dispersées. Les processeurs, en particulier, sont souvent entourés délectrolytiques de grande taille (10 – 100 uF), avec tout un tas de petits bouchons en céramique SMD juste sous la puce.
En ce qui concerne les circuits de démonstration, seuls les bouchons en vrac facilitent la démonstration « s. Prenez une sortie de transformateur de, disons, 6 VAC, et faites-la passer par un pont redresseur. Chargez la sortie du pont avec une résistance de puissance (par exemple, 10 ohms) et regardez la tension aux bornes de la résistance – elle chutera à zéro 120 fois par seconde (100 si votre fréquence de ligne est de 50 Hz). Maintenant, placez un plafond de 10000 uF sur la sortie du pont, et la sortie sera beaucoup plus fluide, avec des creux de 120 Hz – cela ressemblera à une dent de scie – mais en général, la tension sera beaucoup plus douce.
Le découplage est plus difficile. Essayez de configurer un amplificateur op-amp sur une maquette sans soudure en utilisant un amplificateur opérationnel à grande vitesse et de longs fils allant de la carte dexpérimentation à lalimentation. Il y a de fortes chances que la sortie oscille sans entrée. Si vous mettez des bouchons en céramique de 0,1 uF des alimentations à la terre, et que vous le faites directement sur les broches dalimentation de lampli opérationnel, cela résoudra souvent le problème. Ou pas ne sont pas bons pour le travail à haute vitesse, même si vous êtes prudent, et certains amplis op sont très stables, mais cest la meilleure suggestion que je puisse proposer.
Réponse
Très brièvement, il sagit de trouver un équilibre entre les impédances et les ESR de différents types de condensateurs afin de répondre aux exigences dalimentation dun circuit / puce donné.
Les capuchons de découplage sont un niveau de renforcement intermédiaire de lalimentation, et généralement dans les 10 ou 100 s de nF & presque toujours en céramique / céramique multicouche, et être placé aussi près que possible des broches dalimentation des puces. Leur petite taille, faible ESR, & proximité du Les broches de la puce minimisent linductance & leur permet de fournir de brèves pointes de courant demandées par la puce.
Mais quest-ce qui recharge les bouchons de découplage? Souvent, la même raison pour laquelle vous avez besoin de capuchons de découplage (les plans dalimentation des pistes & ne peuvent « t fournir les pics de courant en raison de leur propre inductance inhérente) est la raison pour laquelle un autre niveau intermédiaire de renforcement de lalimentation, « bulk capacitance », pour aider les « bouchons de découplage » à récupérer leur charge assez rapidement. Ceux-ci peuvent varier considérablement en capacité, de quelques uF à des centaines voire des milliers de uF, en fonction des exigences uniques du circuit.
Réponse
Je vais tenter une explication conviviale.
La plupart des appareils électroniques ne tirent pas de courant constant de l’alimentation. Certains tirent du courant en rafales rapides, comme une puce logique / processeur qui tirera un pic de courant à chaque cycle dhorloge, dautres comme un amplificateur en tireront courant en fonction du signal et des besoins de la charge.
Maintenant, ces circuits ont généralement besoin que leur tension dalimentation soit dans certaines limites pour fonctionner correctement. La tension baisse trop, le processeur pourrait alors planter, par exemple. Ou, si la tension dalimentation a trop de bruit, votre amplificateur à faible bruit ne sera plus à faible bruit.
La relation entre ceci et les condensateurs de découplage est simple:
Vous avez un régulateur de tension. Certains sont plus rapides que dautres, mais tous ont un temps de réponse non nul. Lorsque le courant de charge varie, il ne réagit pas instantanément. Si le courant de charge varie rapidement, vous avez besoin dun condensateur sur la sortie de votre régulateur pour maintenir la tension de sortie stable. Certains régulateurs nécessitent également des condensateurs spécifiques pour un fonctionnement correct.
Ce condensateur est généralement appelé « bulk cap ». En fonction de lapplication, ce sera quelque chose comme 10-100µF (parfois plus) et son but est de stocker suffisamment dénergie pour alimenter le circuit jusquà ce que le régulateur réagisse à un rapide changement de la demande de courant.
Vient ensuite linductance dalimentation. Jespère que vous savez que la tension à travers une inductance est de -L * di / dt. Cela signifie que des variations rapides de courant à travers linductance de longues traces entraîneront chute de tension non négligeable lorsque le courant change rapidement.
Un capuchon de découplage local avec une faible inductance (cest-à-dire un montage en surface en céramique) placé à proximité de la puce résout ce problème. Sa valeur est petite, donc il stocke peu dénergie, mais ce nest pas son but. Il est là seulement pour fournir Une faible inductance aide au plafond de volume.
Maintenant, selon le circuit, vous pouvez avoir un LDO avec un seul bouchon alimentant une puce, ou un PC mobo où vous avez des tonnes de bouchons en vrac et des centaines de la céramique.
Un autre rôle très important des bouchons de découplage est la gestion des EMI: ils réduisent les boucles de courant à grande vitesse, ce qui réduit les EMI rayonnées. Lorsquils sont correctement placés, ils peuvent également être utilisés pour garantir que les courants di / dt élevés ne transforment pas votre sol en champ de mines.
Réponse
Une explication alternative (les deux faces dune même pièce), est quils filtrent les pics provoqués par la commutation des portes logiques. En règle générale, il est recommandé dajouter des électrolytiques ou des tantales à 0,1 uF et de placer à côté des dispositifs logiques également des céramiques 100 nF. Le problème est que les électrolytiques ne sont pas un condensateur parfait et que leur réponse en haute fréquence nest pas très bonne, donc linclusion dun capuchon en céramique de faible valeur en parallèle avec lélectrolytique étend la réponse en fréquence afin que la combinaison globale soit plus efficace pour éliminer les pointes. Les pointes contiennent des fréquences élevées.
Si vous nutilisez pas de capuchons de découplage, il est probable que votre conception logique ne fonctionnera pas.