Como funcionam os capacitores de desacoplamento e bulk? que diferença eles fazem adicionando-os ao circuito .. Alguém pode me ajudar usando um circuito simples que mostra o efeito de desacoplamento e capacitores em massa em um circuito? (Preciso de uma explicação, pois o primeiro circuito não deve conter esses capacitores e os resultados devem ser mostrados e o segundo circuito os conterá e gostaria de ver e comparar o efeito de adicioná-los).
Resposta
Não há, de certo modo, nenhuma diferença qualitativa. A diferença é de escala, atual e de tempo.
Um capacitor bruto é usado para evitar que a saída de uma fonte caia muito durante os períodos em que a corrente não está disponível. Para fontes lineares alimentadas por linha, isso ocorreria durante os períodos (digamos, 10s de ms) em que a tensão da linha estivesse próxima de zero. Também se aplica ao circuito como um todo. Ou seja, um conjunto eletrônico contendo várias placas de circuito pode ter um único conjunto de capacitores em massa na fonte de alimentação.
Os capacitores de desacoplamento, por outro lado, são usados localmente (como 1 por chip lógico em alguns sistemas) e são destinados a fornecer corrente por períodos muito mais breves (normalmente 10s de nseg para sistemas TTL) e correntes muito menores. Como resultado, as tampas de desacoplamento são normalmente muito menores do que as tampas em massa.
Esta não é uma regra totalmente rígida e rápida – para algumas peças analógicas de alta velocidade, uma mistura de diferentes valores de desacoplamento é recomendada, com os valores menores fornecendo os tempos de compensação mais curtos e tampas maiores sendo usadas também . Conversores A / D de alta velocidade freqüentemente usados para recomendar uma combinação de 0,1uF / 10 uF. Muitas placas lógicas têm uma mistura de valores espalhados. CPUs, em particular, são frequentemente cercadas por eletrolíticos largos (10 – 100 uF), com um monte de pequenas cápsulas de cerâmica SMD logo abaixo do chip.
Quanto aos circuitos de demonstração, apenas as cápsulas facilitam a demonstração Pegue uma saída de transformador de, digamos, 6 VAC e execute-a por meio de uma ponte retificadora. Carregue a saída da ponte com um resistor de potência (por exemplo, 10 ohms) e observe a tensão através do resistor – ela cairá para zero 120 vezes por segundo (100 se sua frequência de linha for 50 Hz). Agora coloque um bulk cap de 10.000 uF na saída da ponte, e a saída será muito mais suave, com quedas de 120 Hz – parecerá uma espécie de dente de serra – mas em geral a tensão será muito mais suave.
O desacoplamento é mais difícil. Tente configurar um amplificador op-amp em uma placa de ensaio sem solda usando um amplificador operacional de alta velocidade e fios longos que vão da placa de ensaio à fonte de alimentação. Há uma boa chance de a saída oscilar sem entrada. Se você colocar tampas de cerâmica de 0,1 uF das fontes no aterramento e fizer isso diretamente nos pinos de alimentação do amplificador operacional, isso geralmente resolverá o problema. Ou não – placas de montagem sem solda não são bons para trabalho em alta velocidade, mesmo se você for cuidadoso, e alguns amplificadores operacionais são muito estáveis, mas é a melhor sugestão que posso dar.
Resposta
Muito resumidamente, trata-se de encontrar um equilíbrio entre as impedâncias e ESRs de vários tipos de capacitores, a fim de atender aos requisitos de fonte de alimentação de um determinado circuito / chip.
As tampas de desacoplamento são um nível de reforço intermediário da fonte de alimentação e, normalmente, na casa dos 10s ou 100s de nF & quase sempre cerâmica / cerâmica multicamadas e são colocados o mais fisicamente perto possível dos pinos de alimentação dos chips. Seu pequeno tamanho, baixo ESR, & proximidade do os pinos do chip minimizam a indutância & permite que eles forneçam breves picos de corrente exigidos pelo chip.
Mas o que recarrega as tampas de desacoplamento? Freqüentemente, o mesmo motivo pelo qual você precisa de tampas de desacoplamento (as faixas & aviões não podem “fornecer os picos de corrente por causa de sua própria indutância inerente) é o motivo para precisar de outro nível intermediário de reforço da fonte de alimentação, “capacitância em massa”, para ajudar as “tampas de desacoplamento” a recuperarem sua carga com rapidez suficiente. Isso pode variar significativamente em capacidade, de alguns uF a centenas ou mesmo milhares de uF, dependendo dos requisitos exclusivos do circuito.
Resposta
Vou tentar uma explicação amigável para noob.
A maioria dos aparelhos eletrônicos não consome corrente constante da fonte. Alguns consomem corrente em rajadas rápidas, como um chip lógico / cpu que extrairá um pico de corrente em cada ciclo de clock, outros, como um amplificador, consumirão corrente dependendo do sinal e do que a carga exige.
Agora, esses circuitos geralmente precisam que a tensão da fonte de alimentação esteja dentro de certos limites para funcionar corretamente. Se a tensão cair demais, a CPU pode travar, por exemplo. Ou, se a tensão de alimentação tiver muito ruído, seu amplificador de baixo ruído não será mais de baixo ruído.
A relação disso com os capacitores de desacoplamento é simples:
Você tem um regulador de tensão. Alguns são mais rápidos do que outros, mas todos têm um tempo de resposta diferente de zero. Quando a corrente de carga varia, ela não reage instantaneamente. Se a corrente de carga varia rapidamente, você precisa de um capacitor na saída de seu regulador para manter a tensão de saída estável. Alguns reguladores também exigem capacitores específicos para operação adequada.
Este capacitor é normalmente chamado de “bulk cap”. Dependendo da aplicação, será algo como 10-100µF (às vezes mais) e sua finalidade é armazenar energia suficiente para alimentar o circuito até que o regulador reaja a um rápido mudança na demanda atual.
A seguir vem a indutância de fornecimento. Espero que você saiba que a tensão em uma indutância é -L * di / dt. Isso significa que variações rápidas de corrente na indutância de traços longos resultarão em queda de tensão não desprezível quando a corrente muda rapidamente.
Uma tampa de desacoplamento local com uma baixa indutância (ou seja, montagem de superfície de cerâmica) colocada perto do chip resolve este problema. Seu valor é pequeno, então armazena muito pouca energia, mas esse não é o seu propósito. Ela existe apenas para fornecer e uma baixa indutância ajuda no bulk cap.
Agora, dependendo do circuito, você poderia ter um LDO com apenas um cap alimentando um chip ou um PC mobo onde você tem toneladas de bulk caps e centenas de cerâmica.
Outro papel muito importante das tampas de desacoplamento é o gerenciamento de EMI: elas tornam os loops de corrente de alta velocidade pequenos, o que reduz a EMI irradiada. Quando colocados corretamente, eles também podem ser usados para garantir que altas correntes di / dt não transformem seu solo em um campo minado.
Resposta
Uma explicação alternativa (dois lados da mesma moeda), é que eles filtram os picos causados pela troca das portas lógicas. Geralmente é uma boa prática colocar alguns eletrolíticos de 0,1uF ou tântalo e colocar próximo aos dispositivos lógicos também cerâmicas de 100nF. O problema é que os eletrolíticos não são um capacitor perfeito e sua resposta de alta frequência não é tão boa, então a inclusão de uma tampa de cerâmica de baixo valor em paralelo com o eletrolítico estende a resposta de frequência para que a combinação global seja mais eficaz na remoção os picos. Os picos contêm altas frequências.
Se você não usar tampas de desacoplamento, é provável que seu projeto lógico não funcione.