Come funzionano i condensatori disaccoppiamento e bulk? che differenza fanno aggiungendoli al circuito .. Qualcuno può aiutarmi a usare un semplice circuito che mostri leffetto del disaccoppiamento e dei condensatori di massa su un circuito? (Ho bisogno di una spiegazione come il primo circuito non deve contenere questi condensatori e i risultati devono essere mostrati e il secondo circuito li conterrà e vorrei vedere e confrontare leffetto di aggiungerli).
Risposta
Non cè, in un certo senso, alcuna differenza qualitativa. La differenza è di scala, sia di corrente che di tempo.
Un condensatore di massa viene utilizzato per impedire che luscita di un alimentatore cada troppo durante i periodi in cui la corrente non è disponibile. Per gli alimentatori lineari alimentati dalla linea, ciò si verifica durante i periodi (diciamo 10s di msec) in cui la tensione di linea è prossima allo zero. Si applica anche al circuito nel suo complesso. Cioè, un assieme di elettronica contenente più schede di circuito potrebbe avere un unico set di condensatori di massa nellalimentatore.
I condensatori di disaccoppiamento, daltra parte, vengono utilizzati localmente (come 1 per chip logico in alcuni sistemi) e sono destinati a fornire corrente per periodi molto più brevi (tipicamente 10s di nsec per i sistemi TTL) e correnti molto più piccole. Di conseguenza, i tappi di disaccoppiamento sono in genere molto più piccoli dei tappi sfusi.
Questa non è del tutto una regola rigida e veloce: per alcune parti analogiche ad alta velocità si consiglia un mix di diversi valori di disaccoppiamento, con i valori più piccoli che forniscono i tempi di compensazione più brevi e vengono utilizzati anche limiti più grandi . Convertitori A / D ad alta velocità spesso utilizzati per raccomandare una combinazione da 0,1 uF / 10 uF. Molte schede logiche hanno un mix di valori sparsi in giro. Le CPU, in particolare, sono spesso circondate da elettrolitici di grandi dimensioni (10 – 100 uF), con un intero gruppo di piccoli cappucci in ceramica SMD proprio sotto il chip.
Per quanto riguarda i circuiti dimostrativi, solo i condensatori di massa rendono facile la demo “s. Prendi unuscita del trasformatore di, diciamo, 6 VAC, e fallo passare attraverso un raddrizzatore a ponte. Carica luscita del ponte con un resistore di potenza (tipo, 10 ohm) e guarda la tensione attraverso il resistore: scenderà a zero 120 volte al secondo (100 se la tua frequenza di linea è 50 Hz). Ora posiziona un bulk cap di 10.000 uF sulluscita del ponte e luscita sarà molto più liscia, con cali di 120 Hz – sembrerà una specie di dente di sega – ma in generale la tensione sarà molto più liscia.
Il disaccoppiamento è più difficile. Prova a configurare un amplificatore operazionale su una breadboard senza saldatura utilizzando un amplificatore operazionale ad alta velocità e cavi lunghi che vanno dalla breadboard allalimentatore. Cè una buona probabilità che luscita oscilli senza ingresso. Se metti dei cappucci in ceramica da 0,1 uF dalle forniture a terra, e lo fai direttamente sui pin di alimentazione dellamplificatore operazionale, questo spesso risolverà il problema. O no – breadboard senza saldatura non sono adatti per il lavoro ad alta velocità anche se stai attento, e alcuni amplificatori operazionali sono molto stabili, ma è il miglior suggerimento che posso dare.
Risposta
Molto brevemente, si tratta di trovare un equilibrio tra le impedenze e gli ESR di vari tipi di condensatori per soddisfare i requisiti di alimentazione di un determinato circuito / chip.
I cappucci di disaccoppiamento sono un livello di rinforzo intermedio dellalimentatore e in genere si trovano a 10 o 100 di nF & quasi sempre ceramica / ceramica multistrato e vengono posizionati fisicamente il più vicino possibile ai pin di alimentazione dei chip. Le loro dimensioni ridotte, ESR basso, & vicinanza al I pin del chip riducono al minimo linduttanza & consente loro di fornire brevi picchi di corrente richiesti dal chip.
Ma cosa ricarica i cappucci di disaccoppiamento? Spesso la stessa ragione per cui hai bisogno di disaccoppiare i cappucci (le tracce & alimentatori non possono “fornire i picchi di corrente a causa della loro induttanza intrinseca) è la ragione per cui hai bisogno di un altro livello intermedio di rinforzo dellalimentatore, “capacità di massa”, per aiutare i “condensatori di disaccoppiamento” a recuperare la loro carica abbastanza velocemente. Questi possono variare in modo significativo in capacità, da pochi uF a centinaia o addirittura migliaia di uF, a seconda dei requisiti unici del circuito.
Risposta
Tenterò una spiegazione amichevole con i noob.
La maggior parte dei componenti elettronici non assorbe corrente costante dallalimentazione. Alcuni assorbono corrente a raffiche rapide, come un chip logico / cpu che attirerà un picco di corrente ad ogni ciclo di clock, altri come un amplificatore assorbiranno corrente a seconda del segnale e di ciò che il carico richiede.
Ora, questi circuiti di solito richiedono che la loro tensione di alimentazione sia entro certi limiti per funzionare correttamente. La tensione si abbassa troppo, quindi la CPU potrebbe bloccarsi, per esempio. Oppure, se la tensione di alimentazione ha troppo rumore, il tuo amplificatore a basso rumore non sarà più a basso rumore.
La relazione tra questo e il disaccoppiamento dei condensatori è semplice:
Hai un regolatore di tensione. Alcuni sono più veloci di altri, ma tutti hanno un tempo di risposta diverso da zero. Quando la corrente di carico varia, non reagisce immediatamente. Se la corrente di carico varia rapidamente, è necessario un condensatore sulluscita del regolatore per mantenere stabile la tensione di uscita. Alcuni regolatori richiedono anche condensatori specifici per il corretto funzionamento.
Questo condensatore è solitamente chiamato “bulk cap”. A seconda dellapplicazione, sarà qualcosa come 10-100µF (a volte di più) e il suo scopo è immagazzinare energia sufficiente per alimentare il circuito finché il regolatore non reagisce a un cambiamento nella domanda di corrente.
Il prossimo è linduttanza di alimentazione. Spero che tu sappia che la tensione attraverso uninduttanza è -L * di / dt. Ciò significa che le rapide variazioni di corrente attraverso linduttanza di tracce lunghe si tradurranno in caduta di tensione non trascurabile quando la corrente cambia rapidamente.
Un cappuccio di disaccoppiamento locale con una bassa induttanza (cioè, montaggio superficiale in ceramica) posto vicino al chip risolve questo problema. Il suo valore è piccolo, quindi memorizza molto poca energia, ma non è questo il suo scopo, è lì solo per provvedere una bassa induttanza aiuta il bulk cap.
Ora, a seconda del circuito, potresti avere un LDO con un solo cap che alimenta un chip, o un PC mobo in cui hai tonnellate di bulk cap e centinaia di ceramica.
Un altro ruolo molto importante dei condensatori di disaccoppiamento è la gestione EMI: riducono i circuiti di corrente ad alta velocità, il che riduce le EMI irradiate. Se posizionati correttamente, possono essere utilizzati anche per garantire che correnti di / dt elevate non trasformino il tuo terreno in un campo minato.
Risposta
Una spiegazione alternativa (due facce della stessa medaglia) è che filtrano i picchi causati dalla commutazione delle porte logiche. Generalmente è buona norma inserire elettrolitici o tantalio da 0.1uF e posizionare accanto ai dispositivi logici anche ceramiche da 100nF. Il problema è che gli elettrolitici non sono un condensatore perfetto e la loro risposta in alta frequenza non è così buona, quindi linclusione di un cappuccio ceramico di basso valore in parallelo con lelettrolitico estende la risposta in frequenza in modo che la combinazione complessiva sia più efficace nella rimozione i picchi. I picchi contengono frequenze alte.
Se non usi i cappucci di disaccoppiamento, è probabile che il tuo progetto logico non funzionerà.