Kondensatory wykonane z X7R (a tym bardziej Y5V) mają ogromną zależność pojemności / napięcia. Możesz to sprawdzić samodzielnie w doskonałej przeglądarce cech produktów Murata (Simsurfing) pod adresem ttp: //ds.murata.co.jp/software/simsurfing/en-us/
Uderza ceramiczna zależność od napięcia kondensatora. To normalne, że kondensator X7R ma nie więcej niż 30% pojemności znamionowej przy napięciu znamionowym. Na przykład - kondensator Murata 10uF GRM21BR61C106KE15 (pakiet 0805, X5R) o napięciu 16 V daje wydajność tylko 2,3 uF przy napięciu 12V DC przy temperaturze 25 ° C. Y5V jest znacznie gorszy pod tym względem.
Aby uzyskać pojemność zbliżoną do 10 uF, należy użyć GRM32DR71E106K o napięciu 25 V (obudowa 1210, X7R), co daje 7,5 uF w tych samych warunkach.
Poza zależnościami napięcia stałego (i temperatury) prądu stałego, rzeczywisty „kondensator ceramiczny” ma silną zależność częstotliwościową, działając jako bocznik odsprzęgający moc. Strona Muraty zapewnia wykresy zależności częstotliwości | Z |, R i X dla ich kondensatorów, przeglądanie ich daje wgląd w faktyczne działanie części, którą nazywamy „kondensatorem” przy różnych częstotliwościach.
Prawdziwy kondensator ceramiczny można modelować za pomocą idealnego kondensatora (C) połączonego szeregowo z rezystancją wewnętrzną (Resr) i indukcyjnością (Lesl). Istnieje również izolacja R równolegle do C, ale jeśli nie przekroczysz napięcia znamionowego kondensatora, nie ma to znaczenia w przypadku zastosowań związanych z oddzielaniem mocy.
symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab
Tak więc kondensatory ceramiczne chipowe będą działać jako kondensatory tylko do określonej częstotliwości (samorezonansowej dla szeregowego konturu LC, którym faktycznie jest kondensator rzeczywisty), powyżej której zaczynają działać jako cewki indukcyjne. Ta częstotliwość Fres jest równa sqrt (1 / LC) i jest określana zarówno przez skład ceramiki, jak i geometrię kondensatora - generalnie mniejsze opakowania mają wyższe Fres Również kondensatory mają komponent czysto rezystancyjny (Resr), który wynika głównie ze strat w ceramice i określa minimalną impedancję, jaką może zapewnić kondensator. Zwykle jest w zakresie mili-Ohm.
W praktyce do dobrego oddzielenia używam 3 rodzajów kondensatorów.
Większa pojemność około 10uF w pakiecie 1210 lub 1208 na układ scalony, który pokrywa 10KHz do 10MHz z bocznikiem mniejszym niż 10-15 mili-Ohm dla zakłóceń linii zasilającej.
Następnie na każdy pin zasilania IC wkładam dwa kondensatory - jeden 100nF w pakiecie 0806 pokrywającym 1 MHz do 40 MHz z bocznikiem 20 mili-Ohm, i jeden 1nF w pakiecie 0603, pokrywający 80 MHz do 400 MHz z bocznikiem 30 mili-Ohm. To mniej więcej obejmuje zakres od 10 kHz do 400 MHz w celu odfiltrowania szumów linii zasilającej.
W przypadku wrażliwych obwodów zasilania (takich jak zasilanie cyfrowe PLL, a zwłaszcza moc analogowa) umieściłem kulki ferrytowe (ponownie, Murata ma przeglądarkę charakterystyk dla tych) o znamionowej mocy od 100 do 300 omów przy 100 MHz. Dobrym pomysłem jest także oddzielenie uziemienia między czułymi i regularnymi obwodami zasilania. Tak więc ogólny zarys planu zasilania układu scalonego wygląda następująco: 10uF C6 na pakiet układów scalonych i 1nF / 100nF C4 / C5 na każdy pin zasilania:
zasymuluj ten obwód
Mówiąc o routingu i rozmieszczeniu - zasilanie i uziemienie są najpierw kierowane do kondensatorów, tylko w kondensatorach łączymy się z płaszczyznami zasilania i uziemienia poprzez przelotki. Kondensatory 1nF są umieszczone bliżej styków układu scalonego. Kondensatory muszą być umieszczone jak najbliżej styków zasilania, nie dalej niż 1 mm długości śladu od płytki kondensatora do płytki IC.
Przelotki, a nawet krótkie ślady na płytce drukowanej stanowią znaczącą indukcyjność dla częstotliwości i pojemności, z którymi mamy do czynienia. Na przykład średnica 0,5 mm w PCB o grubości 1,5 mm ma indukcyjność 1,1 nH od górnej do dolnej warstwy. Dla kondensatora 1nF, który daje Fres równy tylko 15 MHz. Tak więc podłączenie kondensatora za pośrednictwem powoduje, że kondensator 1nF o niskim ReR nie nadaje się do użytku na częstotliwościach powyżej 15 MHz. W rzeczywistości reaktancja 1,1 nH przy 100 MHz wynosi aż 0,7 oma.
Ślad o długości 1 mm, szerokość 0,2 mm, 0,35 mm powyżej płaszczyzny mocy będzie miał porównywalną indukcyjność wynoszącą 0,4 nH - co ponownie powoduje, że kondensatory są mniej wydajne, a zatem próba ograniczenia długości śladu kondensatorów do ułamka mm i zwiększenie ich tak szerokiej, jak to możliwe, powoduje dużo rozsądku.