As capas de desacoplamento são necessárias para os CIs analógicos (por exemplo, LM339, LM324…)?

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Geralmente, as capas de desacoplamento de 100n a 1µF são colocadas nas linhas de suprimento de IC para lógica digital.

Para circuitos analógicos, as tampas de desacoplamento são necessárias quando o ambiente também é compartilhado por microcontroladores e lógica digital?

Eu nunca os coloquei e não tive problemas, mas ainda não produzi coisas para produção, por isso não teria muita experiência.

capacitor Thomas O
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Respostas:

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Em um ambiente de sinal misto para produção que precisa passar pela FCC, sim, absolutamente.

Mais especificamente, o que você precisa fazer é examinar seu uso atual, as frequências que estarão presentes e determinar qual deve ser sua capacitância geral da fonte de alimentação para minimizar essas frequências nas fontes. Caso contrário, você poderá tocar nos planos de suprimentos que podem ser um grande problema de EMI.

Você obterá alguma capacitância da pilha de PCBs, supondo que você possua planos de força e terra. Você geralmente terá a capacitância e o tamanho necessários dos capacitores para atingir seu objetivo.

Por exemplo, você pode criar algo como:

  • 30 0,1uF 0603 máx
  • 30 10nF 0402 para evitar indutância de chumbo
  • 5 10uF de tântalo

Polvilhe-os de maneira lógica. 1 0,1uF e 1 10nF por pino de energia. Um tant por IC principal ou próximo a uma seção de ICs atuais / analógicos menores.

Com o design de sinal misto, você sempre deve lembrar que, apenas porque um sinal é analógico de baixa frequência, você ainda deve tratá-lo como uma ameaça EMI. Haverá transitórios do resto do seu sistema nesse sinal, por mais incrível que seja o seu isolamento.

Não apenas falando sobre alta velocidade aqui também. Um sistema com um relógio de 25Mhz e facilmente tem esses problemas e falha na FCC de maneira bastante miserável (confie em mim: 0)

Marca
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Duas coisas que eu acrescentaria. 1) Se você não conseguir instalar um 0402 na sua PCB, poderá pular esse nível de desvio. A regra geral é "use a maior capacitância que você pode pagar para um determinado tamanho de pacote", a menos que você seja paranóico em relação à indutância.
ajs410
doh. 2) tenha cuidado com as tampas de tântalo quando usado como tampa de entrada de energia. eles não gostam de correntes de pico.
ajs410
seu primeiro ponto não é aplicável ao desvio para reduzir a ondulação EMI / ruído. Em vez de colocar a maior tampa possível no pino de alimentação, você precisa observar as frequências esperadas e selecionar capacitores que tenham sua impedância mínima nessas frequências. Isso depende da dialética, pacote, construção e capacitância. Se você estiver lidando com um relógio de sistema de 25 MHz, suas frequências de perigo serão de 25,75,125,175,225. O 0.1uf é geralmente escolhido para cobrir a extremidade baixa e 10nF é geralmente eficaz entre 80-300mhz ou mais.
Mark
A maneira como abordo é identificar minhas necessidades de dissociação, tanto em tamanho quanto em resposta em frequência. Então diga que eu sei que preciso de uma cobertura de 0 a 250mhz, eu escolho qualquer agrupamento de tampas que resulte na impedância de aterramento sempre <0,1ohm. Usando o padrão MLCC com X7R dialético, 0,1uF e 10nF me cobrem de ~ 4Mhz a 250Mhz bem, que é onde está a maior preocupação. Abaixo da faixa de áudio, <20 kHz, a ESR da cerâmica aumenta um pouco, de modo que o uso de um eletrolítico é benéfico, seja tântalo ou alumínio. Assim, eles são usados ​​para derivação em massa de baixa frequência.
Mark
Então você descobre quanta capacitância precisa com base no consumo atual dos vários suprimentos. Se você conhece o consumo atual, conhece a resistência representada e pode calcular a capacitância necessária para a redução de ondulação desejada.
Mark
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Isso realmente depende dos CIs que você está usando. Geralmente, quanto maior a largura de banda de um dispositivo analógico, mais importante se torna o desacoplamento da fonte de alimentação. Na maioria das vezes, a planilha de dados para diferentes dispositivos fornece uma indicação do que é necessário. Qualquer amplificador ou comparador de alta velocidade pode ser suscetível à oscilação se não for desviado corretamente.

Clint Lawrence
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CIs analógicos, como comparadores e amplificadores operacionais, certamente precisam ser dissociados, especialmente se forem usados ​​como interruptores histeréticos. Você pode ver um comportamento muito estranho (a alternância entre estados é bastante comum) se não houver boa dissociação e houver algum ruído de alta frequência no suprimento.

Vindo de um fundo de energia de comutação analógica - se eu suspeitar que um amplificador operacional ou comparador não esteja fazendo o que penso que deveria ser, as duas primeiras coisas que sempre verifico são: (1) existe um capacitor de desacoplamento e (2) se houver, está em uma boa posição elétrica no layout?

Adam Lawrence
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Outro ponto a considerar ao desacoplar capacitores em amplificadores operacionais é que eles precisam ir do trilho para o solo, não do trilho para o trilho. Por exemplo, um amplificador operacional com trilhos de +/- 5 V precisa capacitar um de cada trilho para o terra. Isso garantirá que o amplificador operacional tenha desacoplado adequadamente as fontes de alimentação.

Você também precisa tê-los nos caminhos de sinal, por exemplo, um pequeno capacitor no resistor de feedback ajudará a transição do circuito do amplificador operacional de um simulador para uma PCB real, sem ruído e oscilações.

smashtastic
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Eu já vi circuitos com calhas de trilho para terra, além de um nos dois trilhos. Existe alguma vantagem em colocar um nos trilhos?
Thomas O
Não há vantagem em colocá-los nos dois trilhos. É melhor mantê-los no solo, pois fornece um caminho de ruído dos trilhos de volta ao plano de terra, pois essa é sua fonte potencial de 0 V e tudo precisa ser dissociado de volta a isso!
Smashtastic 19/10/10
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Normalmente eu teria ido com não. A razão pela qual os capacitores de desacoplamento são críticos para os circuitos digitais é que eles podem usar altas correntes ao trocar de estado; o capacitor reduzirá o tamanho desse loop de corrente e uniformizará o consumo da fonte. Para circuitos analógicos, isso pode ser um problema menor, embora algumas vezes o motivo seja um problema, porque os circuitos analógicos produzirão resultados ruins devido ao ruído da fonte. Os circuitos analógicos sensíveis são, portanto, separados para sua própria fonte, possivelmente com capacitores e indutores para facilitar as coisas.

No entanto, também sou bastante inexperiente, portanto, espere respostas melhores em breve.

Edit: Na verdade, houve respostas melhores. Desacoplar opamps, e particularmente comparadores. Ainda bem que aprendi alguma coisa!

Yann Vernier
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Obrigado & +1 pela sua resposta. Um dispositivo como um LM339 pode mudar rapidamente e seu consumo atual pode variar. A dissociação seria necessária aqui em algumas situações?
Thomas O
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Ah, um comparador. Eu estaria inclinado a incluir capacitores; eles não devem machucar.
Yann Vernier