¿Son necesarias las tapas de desacoplamiento para los circuitos integrados analógicos (por ejemplo, LM339, LM324 ...)?

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A menudo, se colocan tapas de desacoplamiento de 100n a 1µF en las líneas de suministro de IC para la lógica digital.

Para los circuitos analógicos, ¿son necesarios los límites de desacoplamiento cuando los microcontroladores y la lógica digital también comparten el entorno?

Nunca los he colocado y no he tenido ningún problema, pero todavía no he hecho cosas de producción, por lo que no tendría mucha experiencia.

capacitor Thomas O
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Respuestas:

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En un entorno de señal mixta para producción que tiene que pasar FCC, sí, absolutamente.

Más específicamente, lo que debe hacer es observar su uso actual, las frecuencias que estarán presentes y determinar cuál debe ser la capacidad general de su fuente de alimentación para minimizar esas frecuencias en los suministros. De lo contrario, sonará en los aviones de suministro que pueden ser un gran problema de EMI.

Obtendrá algo de capacidad de la pila de PCB, suponiendo que tenga energía y planos de tierra. Por lo general, obtendrá la capacidad necesaria y el tamaño de los condensadores para lograr su objetivo.

Por ejemplo, puede llegar a algo como:

  • 30 0.1uF 0603 máx.
  • 30 10nF 0402 para evitar la inductancia del plomo
  • 5 10uF de tantalio

Luego espolvorea estos de una manera lógica. 1 0.1uF y 1 10nF por pin de alimentación. Un tant por IC principal o cerca de una sección de circuitos integrados de corriente / analógicos más pequeños.

Con el diseño de señal mixta, siempre debe recordar que solo porque una señal es analógica de baja frecuencia todavía debe tratarla como una amenaza EMI. Habrá transitorios del resto de su sistema en esa señal, sin importar cuán sorprendente sea su aislamiento.

No solo hablamos de alta velocidad aquí tampoco. Un sistema con un reloj de 25Mhz y fácilmente tiene estos problemas y falla FCC bastante miserablemente (confía en mí: 0)

marca
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Dos cosas que agregaría. 1) Si no puede colocar un 0402 en su PCB, puede omitir este nivel de omisión. La regla general es generalmente "usar la capacidad más grande que pueda permitirse para un tamaño de paquete dado" a menos que esté paranoico acerca de la inductancia.
ajs410 18/10/10
doh 2) tenga cuidado con las tapas de tantalio cuando se usa como tapa de entrada de alimentación. no les gustan las corrientes de oleaje.
ajs410 18/10/10
su primer punto no es aplicable a evitar para reducir EMI / rizado de ruido. En lugar de pegar la tapa más grande que pueda en el pin de alimentación, debe mirar las frecuencias a las que espera su ondulación y seleccionar condensadores que tengan su impedancia mínima en esas frecuencias. Esto depende de la dialéctica, el paquete, la construcción y la capacitancia. Si se trata de un reloj de sistema de 25Mhz, sus frecuencias de peligro serán de 25,75,125,175,225. El 0.1uf generalmente se elige para cubrir el extremo inferior y 10nF es generalmente efectivo desde 80-300mhz más o menos.
Mark
La forma en que lo abordo es identificar mis necesidades de desacoplamiento, tanto en tamaño como en respuesta de frecuencia. Digamos que sé que necesito una cobertura de 0 a 250mhz, elijo cualquier grupo de tapas que resulte en la impedancia a tierra siempre siendo <0.1ohm. Usando MLCC estándar con dialéctica X7R, 0.1uF y 10nF me cubren desde ~ 4Mhz a 250Mhz, que es donde está la mayor preocupación. Abajo en el rango de audio, <20khz la ESR de la cerámica aumenta un poco de silencio, por lo que usar un electrolítico es beneficioso, ya sea tantalio o aluminio. Por lo tanto, estos se utilizan para derivación masiva de baja frecuencia.
Mark
Luego, calcula cuánta capacitancia necesita en función del consumo de corriente en los diversos suministros. Si conoce el consumo de corriente, conoce la resistencia representada y puede calcular la capacitancia necesaria para la reducción de ondulación deseada.
Mark
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Esto realmente depende de los circuitos integrados que esté utilizando. En general, cuanto mayor ancho de banda tiene un dispositivo analógico, más importante es el desacoplamiento de la fuente de alimentación. La mayoría de las veces la hoja de datos para diferentes dispositivos le dará una indicación de lo que se requiere. Cualquier amplificador o comparador de alta velocidad puede ser susceptible de oscilación si no se omite correctamente.

Clint Lawrence
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Los circuitos integrados analógicos, como los comparadores y los amplificadores operacionales, sin duda, necesitan desacoplarse, especialmente si se usan como interruptores histéresis. Puede ver un comportamiento muy extraño (el rebote entre estados es bastante común) si no hay un buen desacoplamiento y hay algo de ruido de HF en el suministro.

Procedente de un entorno de potencia de conmutación analógica: si sospecho que un amplificador operacional o un comparador no está haciendo lo que creo que debería ser, las dos primeras cosas que siempre verifico son: (1) hay un condensador de desacoplamiento y (2) si es así, ¿está en una buena posición eléctrica en el diseño?

Adam Lawrence
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Otro punto a considerar con los condensadores de desacoplamiento en amplificadores operacionales es que necesitan ir de riel a tierra, no de riel a riel. Por ejemplo, un amplificador operacional con rieles de +/- 5 V necesita condensadores uno de cada riel a tierra. Esto asegurará que el amplificador operacional desacople correctamente las fuentes de alimentación.

También debe tenerlos en las rutas de señal, por ejemplo, un pequeño condensador a través de la resistencia de retroalimentación ayudará a su circuito de amplificador operacional a pasar de un simulador a una PCB real sin ruido y oscilaciones.

aplastante
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He visto circuitos con tapas de riel a tierra además de uno en ambos rieles. ¿Hay alguna ventaja en poner uno a través de los rieles?
Thomas O
No tiene ventaja ponerlos en ambos rieles. Lo mejor es mantenerlos sobre rieles, ya que proporciona una ruta de ruido desde los rieles hasta el plano de tierra, ya que esa es su fuente potencial de 0 V, ¡y todo necesita ser desacoplado!
smashtastic
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Por lo general, me habría ido sin. La razón por la cual los condensadores de desacoplamiento son críticos para los circuitos digitales es que pueden usar altas corrientes al cambiar de estado; el condensador luego reducirá el tamaño de ese circuito de corriente e igualará el consumo de la fuente. Para los circuitos analógicos, esto puede ser un problema menor, aunque algunas veces la razón es un problema porque los circuitos analógicos producirán malos resultados debido al ruido de suministro. Por lo tanto, los circuitos analógicos sensibles se separan a su propio suministro, posiblemente con condensadores e inductores para suavizar las cosas.

Sin embargo, también soy bastante inexperto, así que espero mejores respuestas pronto.

Editar: De hecho, hubo mejores respuestas. Desacoplar opamps, y particularmente comparadores. Me alegro de haber aprendido algo!

Yann Vernier
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Gracias y +1 por tu respuesta. Sin embargo, un dispositivo como un LM339 puede cambiar rápidamente y su consumo actual puede variar. ¿Sería necesario desacoplar aquí en algunas situaciones?
Thomas O
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Ah, un comparador. Me inclinaría por incluir condensadores entonces; No deberían doler.
Yann Vernier