ESR y ESL, paquete pequeño vs grande (SMD)

Me preguntaba si alguien podría explicar por qué se supone que los condensadores de paquetes más grandes (1210) tienen más ESL y ESR que un paquete más pequeño, digamos el paquete 0603.

Me imagino que el paquete más grande sigue siendo esencialmente muchos equivalentes 0603 en paralelo para una cerámica multicapa. Digamos que estamos comparando un 0.1-1uF 0603 con un paquete ~ 10uF 1210, ¿no sería el 10uF más efectivo para desacoplar? ¿Por qué se recomiendan los paquetes más pequeños para el desacoplamiento cuando los paquetes más grandes "parecen" mejor en mi mente?

¡Muchas gracias!

En términos generales, los paquetes de condensadores más grandes aumentan el circuito de corriente a través de la parte, por lo que la inductancia (ESL) es mayor. Del mismo modo, el material extra significa que la resistencia (ESR) es mayor. Cuando combina ESL y capacitancia para aplicaciones de desacoplamiento, obtiene un circuito de tanque LC con una frecuencia resonante que disminuye al aumentar la inductancia y la capacitancia. El ESR en este circuito representa la impedancia mínima en resonancia.

Al desacoplar, normalmente desea estar por debajo de una cierta impedancia en el rango de frecuencia de funcionamiento del dispositivo en cuestión. Para lograr esto, necesita múltiples circuitos LC que cubran diferentes partes de ese espectro de frecuencia. Es por eso que necesita una gama de diferentes tamaños de condensadores.

Para lograr su ESR deseado, también puede necesitar varios condensadores en paralelo en lugar de uno, ya que el ESR también va en paralelo y, por lo tanto, será más bajo.

Como última nota, también tenga en cuenta que el patrón de escape que usa (posición y número de vías y trazas) de las tapas de desacoplamiento también puede afectar drásticamente el rendimiento de desacoplamiento, ya que aumentan la inductancia. Cuando se encuentra por debajo de los límites de 0201, puede encontrar que la inductancia general en realidad aumenta con un tamaño de límite menor debido a esto.

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Información Adicional

Los paquetes más pequeños tienen diferentes puntos de resonancia que los paquetes más grandes. Los paquetes más grandes también tienen inductancias de plomo más altas (deberá pensar en los paquetes de agujeros pasantes).

Los paquetes más pequeños siempre son mejores para alta velocidad, ya que reducen la longitud que debe recorrer una señal. Como sabes, para el diseño de alta velocidad, cuanto más larga sea la longitud, más problemas tendrás. Esta es la razón por la cual los FGPA pueden operar tan rápido incluso con muchos caminos porque todos los caminos están abarrotados en un área tan pequeña.

Hay un buen análisis de los tamaños de paquetes smd en línea en alguna parte (no tengo el enlace pero lo vi). Habla sobre por qué uno debe usar tanto tamaños grandes como pequeños para evitar lo que tiene que ver con la resonancia. Sin embargo, el desacoplamiento es una historia diferente. Todo depende de qué tipo de señal desea desacoplar.

Más pequeño generalmente es mejor simplemente porque permite reducir la ruta de la señal. Esto siempre es bueno. Sin embargo, no siempre es el caso, cuanto más pequeño es mejor (terminas con otros problemas como la diafonía).

Tenga en cuenta que cuando paralela las cosas puede reducir algunos factores y también aumentará otros. Si tiene resistencias paralelas, puede reducir su resistencia pero aumenta su capacitancia. Puede ser una capacitancia más alta que si solo usara una resistencia con la resistencia combinada en primer lugar.

Cuando se trata de condensadores de desacoplamiento, otro factor es la fuga. Estos condensadores en paralelo aumentan la fuga. Esto suele ser bastante malo para el desacoplamiento porque no está tan desacoplado como podría desear.