Hur fungerar de-coupling och bulk kondensatorer? vilken skillnad gör de att lägga till dem i kretsen .. Kan någon hjälpa mig att använda en enkel krets som visar effekten av frikoppling och bulk kondensatorer på en krets? (Jag behöver en förklaring som att den första kretsen inte får innehålla dessa kondensatorer och resultaten måste visas och den andra kretsen kommer att innehålla dem och skulle vilja se och jämföra effekten av att lägga till dem.
Svar
Det finns på sätt och vis ingen kvalitativ skillnad. Skillnaden är en skala, både aktuell och tid.
En bulkkondensator används för att förhindra att utmatningen från en matning faller för långt under de perioder då strömmen inte är tillgänglig. För linjedrivna linjära försörjningar skulle detta inträffa under perioderna (säg 10s ms) att linjespänningen är nära noll. Det gäller också för kretsen som helhet. Det vill säga, en elektroniksenhet som innehåller flera kretskort kan ha en enda uppsättning bulk-kondensatorer i strömförsörjningen.
Avkopplingskondensatorer, å andra sidan, används lokalt (såsom 1 per logikchip i vissa system) och är avsedda att leverera ström under mycket kortare perioder (vanligtvis 10 sekunder nsek för TTL-system) och mycket mindre strömmar. Som ett resultat är frikopplingslock normalt mycket mindre än bulklock.
Detta är inte helt en hård och snabb regel – för vissa höghastighets analoga delar rekommenderas en blandning av olika frikopplingsvärden, med de minsta värdena som ger de kortaste kompenseringstiderna och större lock används också . Höghastighets A / D-omvandlare används ofta för att rekommendera en kombination av 0,1 uF / 10 uF. Många logiska kort har en blandning av värden spridda runt. I synnerhet CPU: er är ofta omgivna av stora (10 – 100 uF) elektrolytika, med en hel massa små SMD-keramiska kepsar precis under chipet.
När det gäller demonstrationskretsar är det bara bulkcaps som gör det enkelt att demonstrera ”s. Ta en transformatorutgång på, låt oss säga, 6 VAC, och kör den genom en brygglikriktare. Ladda bryggans utgång med ett effektmotstånd (som 10 ohm) och titta på spänningen över motståndet – den kommer att sjunka till noll 120 gånger per sekund (100 om din linjefrekvens är 50 Hz). Placera nu ett bulklock på 10 000 uF på bryggutgången, och utgången blir mycket mjukare, med 120 Hz-nedgångar – den ser ungefär ut som en sågtand – men i allmänhet blir spänningen mycket mjukare.
Frikoppling är svårare. Försök att ställa in en förstärkare med en förstärkare på ett lödfritt brädbräda med en höghastighets-förstärkare och långa ledningar som går från brödbrädet till strömförsörjningen. Det finns en god chans att utgången kommer att svänga utan ingång. Om du sätter 0,1 uF keramiska kepsar från förnödenheterna till marken och gör det rätt vid matningsstiften för op amp, kommer detta ofta att lösa problemet. Eller inte – lödfria brädbrädor de är inte bra för höghastighetsarbete även om du är försiktig och vissa op-förstärkare är mycket stabila, men det är det bästa förslaget jag kan komma med.
Svar
Mycket kort handlar det om att hitta en balans mellan impedanser och ESR för olika typer av kondensatorer för att uppfyller kraven på strömförsörjningen för en given krets / chip.
Kopplingslock är en nivå av mellanliggande förstärkning av strömförsörjningen, och vanligtvis på 10- eller 100-talet av nF & nästan alltid keramisk / flerskiktskeramik, och lägg dig så fysiskt nära chipsens kraftstift. Deras lilla storlek, låga ESR, & närhet till chipstiften minimerar induktansen & tillåter dem att leverera korta strömspikar som chipet kräver.
Men vad laddar frikopplingslocken? Ofta är samma anledning till att du behöver koppla från lock (spåren & kraftplan kan inte leverera de aktuella topparna på grund av sin egen innuktans) är anledningen till att du behöver en annan mellannivå av förstärkning av strömförsörjningen, ”bulkkapacitans”, för att hjälpa ”frikopplingslocken” att återhämta sin laddning tillräckligt snabbt. Dessa kan variera betydligt i kapacitet, från några uF till hundratals eller till och med tusentals uF beroende på kretsens unika krav.
Svar
Jag kommer att försöka få en noob-vänlig förklaring.
De flesta elektronik drar inte konstant ström från matningen. Vissa drar ström i snabba skurar, som ett logiskt chip / cpu som drar en strömspik på varje klockcykel, andra som en förstärkare drar ström beroende på signal och vad belastningen kräver.
Nu behöver dessa kretsar vanligtvis sin strömförsörjning för att vara inom vissa gränser för att fungera korrekt. spänningen sjunker för mycket, då kan CPU till exempel krascha. Eller, om matningsspänningen har för mycket brus, kommer din låga ljudförstärkare inte längre att vara låg.
Förhållandet mellan detta och frikopplingskondensatorer är enkelt:
Du har en spänningsregulator. Vissa är snabbare än andra, men alla har en svarstid som inte är noll. När belastningsströmmen varierar kommer den inte att reagera direkt. Om lastströmmen varierar snabbt behöver du en kondensator på utgången på din regulator för att hålla utspänningen stabil. Vissa regulatorer kräver också specifika kondensatorer för korrekt drift.
Denna kondensator kallas vanligtvis ”bulk cap”. Beroende på applikationen kommer det att vara ungefär 10-100 µF (ibland mer) och dess syfte är att lagra tillräckligt med energi för att driva kretsen tills regulatorn reagerar på en snabb förändring i nuvarande efterfrågan.
Nästa är leveransinduktans. Jag hoppas att du vet att spänningen över en induktans är -L * di / dt. Detta innebär snabba variationer i strömmen över induktansen hos långa spår kommer att resultera i icke försumbar spänningsfall när strömmen ändras snabbt.
Ett lokalt frikopplingslock med låg induktans (dvs. keramisk ytmontering) placerat nära chipet löser detta problem. Dess värde är litet, så det lagrar mycket lite energi, men det är inte dess syfte, utan bara för att ge En låg induktanshjälp till bulk-locket.
Nu, beroende på krets, kan du ha en LDO med bara en cap som driver ett chip, eller en PC-mobo där du har massor av bulk-caps och hundratals keramik.
En annan mycket viktig roll för frikoppling av lock är EMI-hantering: de gör höghastighetsströmslingor små, vilket minskar utstrålad EMI. När de placeras ordentligt kan de också användas för att säkerställa att höga di / dt-strömmar inte förvandlar marken till ett minfält.
Svar
En alternativ förklaring (två sidor av samma mynt) är att de filtrerar bort spikar orsakade av bytet av logikgrindarna. Generellt god praxis att kasta in några 0,1 uF elektrolytika eller tantal och placera bredvid de logiska enheterna också 100nF keramik. Frågan är att elektrolytiken inte är en perfekt kondensator och deras högfrekvensrespons är inte så bra, så införandet av ett keramiskt lock med lågt värde parallellt med elektrolytiken förlänger frekvenssvaret så att överkombinationen är mer effektiv för att ta bort spikarna. Spikarna innehåller höga frekvenser.
Om du inte använder frikopplingslock är chansen att din logiska design inte fungerar.