Kondensaattori piireissä: Kytkentä, irtisanominen ja ohitus selitettiin

Kondensaattorit ovat pieniä osia piirissä, jotka auttavat pitämään asiat sujuvasti.Ne estävät tai läpäisevät signaaleja, vähentävät melua ja pitävät jännitteen vakaana.Tässä artikkelissa opit kolmesta yleisestä kytkentä-, irrottamis- ja ohituskondensaattorista ja siitä, kuinka ne auttavat piirisi toimimaan paremmin.

Luettelo

Kytkentäkondensaattorien yleiskatsaus

Kuva 1: Kytkentäkondensaattorit

Kytkentäkondensaattoreilla on tärkeä rooli signaalinkäsittelyssä sallimalla vuorottelevat virran (AC) signaalit ohittaa samalla suoraa virtaa (DC).Tämä varmistaa, että eri piirivaiheiden tasavirtapoikkeamat pysyvät muuttumattomina, kun signaalit siirretään niiden välillä.Ilman kytkentäkondensaattoreita ei-toivotut tasavirtajännitteet voisivat siirtää transistorien tai op-vahvistimien käyttöpistettä, mikä mahdollisesti johtaa vääristymiseen tai toimintahäiriöön.

Kytkentäkondensaattorisovellukset

• Käytetään äänenvahvistimissa äänisignaalien välittämiseen vaiheiden välillä

• Salli AC -signaalin lähetys radiotaajuuspiirissä (RF)

• Lohko DC -siirtymä analogisissa viestintäviivoissa

• Erota signaali- ja teholeikkaukset sekoitetuissa signaalipiirissä

• Rajapinta -anturit mikrokontrollerisyöttöillä

• Apua impedanssin sovituksessa RF -lähetyslinjoissa

• Käytetään analogia-digitaalimuuntimen (ADC) syöttövaiheissa eristämään DC-esijännitettä

Kondensaattorien decupling -yleiskatsaus

Kuva 2: Kondensaattorit irtisanominen

Kondensaattorit auttavat pitämään virtalähteen tasaisena elektronisten osien, kuten mikrokontrollerien ja digitaalisten sirujen suhteen.Kun nämä komponentit kytkeytyvät päälle ja pois nopeasti, ne voivat aiheuttaa äkillisiä muutoksia virrassa, mikä voi johtaa jännitekohtaisiin tai sähkömeluihin.Kondensaattorin irrottamisvaihe astuu vapauttamalla tai varastoimalla pieni määrä virtaa näiden muutosten tasoittamiseksi.Tämä pitää jännitetason vakaana, auttaa sirua toimimaan kunnolla ja vähentää virheiden tai ei -toivottujen signaalien mahdollisuuksia.

Kondensaattorisovellusten irrottaminen

• Virtalähteen suodatus mikrokontrollereissa ja digitaalisissa IC: issä

• Melun vähentäminen nopeassa logiikkapiirissä

• Jännitteen stabilointi anturi- ja analogisissa piireissä

• EMI -tukahduttaminen PCB: ssä ja viestintälaitteissa

• Integroitujen piirien paikallinen energian varastointi

• Jännitteen kasvun estäminen äkillisen virran vaatimusten aikana

• Vakaan toiminnan tukeminen voimaherkällä komponenteilla

Kondensaatioiden irrottamisen käytön hyöty

• Pitää jännitteet vakaana äkillisen kuormitusmuutosten aikana

• Vähentää korkeataajuista kohinaa voimajohtoissa

• Suojaa ICS: n jännitteen upotumilta ja häiriöiltä

• Parantaa piirin yleistä luotettavuutta

• Alentaa sähkömagneettisia häiriöitä (EMI)

• Auttaa estämään datavirheet digitaalisissa järjestelmissä

• Parantaa suorituskykyä nopeiden piireissä

Ohituskondensaattorit Yleiskatsaus

Kuva 3: Ohituskondensaattorit

Ohituskondensaattorit auttavat pitämään korkeataajuista melua poissa piirin tärkeistä osista.Ne antavat melun suoran polun maahan, joten se ei saavuta herkkiä komponentteja.Tämä auttaa piiriä pysymään vakaana ja työskentelemään niin kuin sen pitäisi.Vaikka ohituskondensaattorit ovat samanlaisia ​​kuin irrottamisen kondensaattorit, niitä käytetään hoitamaan nopeita, korkeataajuisia signaaleja.Löydät ne usein sirujen voimapinnoista, joissa ne suodattavat hiljaa taustalla olevan ylimääräisen melun.

Ohituskondensaattorisovellus

• Suuren taajuuden kohinan suodattaminen virtalähdeviivoissa

• Mikrokontrollerien ja logiikan ICS: n stabiloiva jännite

• Puhtaan toiminnan tukeminen RF- ja viestintäpiireissä

• EMI: n vähentäminen nopeaan digitaaliseen järjestelmään

• Asetettu lähelle tehotappeja arkaluontoisten komponenttien suojaamiseksi

• Signaalin laadun parantaminen analogisissa ja sekoitettujen signaalien piireissä

Ohituskondensaattorien käytön edut

• Poistaa korkeataajuisen melun voimalinjoista

• Suojaa herkkiä komponentteja signaalihäiriöiltä

• Auttaa ylläpitämään vakaata jännitettä nopeasti kytkentäpiireissä

• Vähentää sähkömagneettisia häiriöitä (EMI)

• Parantaa piirin yleistä suorituskykyä ja luotettavuutta

• Pitää virtalähteen puhdistusainetta analogisten ja digitaalisten osien varalta

Kondensaattorin arvovalintaopas

Kondensaattorityyppi	Tyypillinen arvoalue	Päätarkoitus	Taajuuskohde
Kytkentä	10NF - 1µF	Läpäistä vaihtovirtasignaalit, lohko tasavirta vaiheiden välillä	Riippuu signaalin kaistanleveydestä
Irrottaminen	100NF - 10µF	Vakauttaa jännite kuormitusmuutosten aikana	Keskitaajuusvoiman melu
Ohittaa	0,01µF - 100NF	Suodattimen korkeataajuinen melu maahan	Korkeataajuinen vaihtovirhe

Kondensaattorin asianmukainen sijoittelu ja asettelu

Aseta kondensaattorit lähellä IC -tapit

Pidä irrotus- ja ohituskondensaattorit mahdollisimman lähellä integroidun piirin VCC- ja GND -nastat vastus- ja induktanssin vähentämiseksi polulla.

Käytä lyhyitä ja laajoja jälkiä

Lyhyet, leveät jäljet ​​alhaisempi impedanssi ja parantaa kondensaattorin tehokkuutta korkeataajuisen kohinan kannalta.

Minimoida silmukkaalue

Pidä kondensaattorin, sähkötapin ja jauheisen silmukan EMI: n ja melun poiminnan vähentämiseksi.

Vältä pitkiä viat

Jos käytät VIA: ta yhteyden muodostamiseen maa- tai sähkötasoihin, pidä ne lyhyinä ja minimoi lukumäärä induktiivisten vaikutusten vähentämiseksi.

Käytä maa- ja voimalentokoneita

Vahvat maa- ja tehotasot parantavat paluupolkuja ja alhaisempaa impedanssia, mikä tekee kondensaattorit tehokkaamman suodattamisessa.

Ryhmäskondensaattorit toiminnolla

Aseta samanlaiset kondensaattorit samalla piirilevyn alueella helpomman asettelun ja yhdenmukaisen suorituskyvyn saavuttamiseksi.

Käytä useita kondensaattorin arvoja rinnakkain

Kondensaattorien sijoittaminen, joilla on erilaiset arvot rinnakkain, auttaa kattamaan laajemman taajuusalueen paremman suodattamisen saavuttamiseksi.

Pidä analogiset ja digitaaliset kondensaattorit erillään

Eristä analoginen ja digitaalinen irrottaminen estämään digitaalisen kohinan vaikuttavan analogiseen suorituskykyyn.

Edistyneitä asettelut tekniikat melun vähentämiseksi

Käytä maatasoa nopeiden signaalien alla

Jatkuvan maatason lisääminen signaalin jäljitysten alapuolelle vähentää silmukan pinta -alaa ja laskee säteilevää kohinaa.

Vältä 90 asteen jäljityskulmaa

Käytä 45 asteen kulmia tai kaarevia jälkiä signaalin heijastusten minimoimiseksi ja signaalin eheyden ylläpitämiseksi.

Reitti nopeat signaalit pois meluisista voima-alueista

Pidä arkaluontoiset jäljet ​​poissa kytkentäsäätimistä tai meluisista tehonkomponenteista häiriöiden välttämiseksi.

Erilliset analogiset ja digitaaliset maatasot

Käytä erillisiä maaperävyöhykkeitä analogisiin ja digitaalisiin piireihin yhdistämällä ne yhdessä pisteessä melun kytkemisen ohjaamiseksi.

Käytä ompeleen kondensaattoreita maatasojen välillä

Aseta pienet kondensaattorit maatasojen väliin, jotta saadaan matala impedanssireiti korkeataajuusvirtaille.

Toteuttaa vartijajäljet ​​kriittisille signaaleille

Lisää maadoitettuja vartijajälkiä arkaluontoisten linjojen viereen suojaamaan niitä ulkoisesta melusta.

Käytä ferriittihelmiä voimajohdoilla

Aseta ferriittihelmet sarjaan, jossa on voimajohtoja korkean taajuuden kohinan suodattamiseksi ennen kuin se saavuttaa arkaluontoisia komponentteja.

Vältä crosstalk asianmukaisella hivenaineella

Pidä tarpeeksi etäisyyttä signaalilinjojen välillä kapasitiivisen ja induktiivisen kytkennän vähentämiseksi.

Yleiset virheet vältettäväksi kondensaattoreilla

Virhe	Miksi se on ongelma
Käyttämällä virheellistä kondensaattorin arvoa	Voi johtaa huonoon suodattamiseen, epävakauteen tai signaalin vääristymä
Kondensaattorien sijoittaminen liian kaukana IC -nastaista	Lisää polun impedanssia, vähentäen tehokkuus
Käyttämällä vain yhtä kondensaattorin arvoa	Rajoittaa melun taajuusalueen kattavuutta suodatus
Unohdata kytkeä kondensaattorit kiinteään pohja	Johtaa huonoon maadoitukseen ja melun vähentämiseen suorituskyky
Jännitteen huomiotta jättäminen	Voi aiheuttaa kondensaattorin vikaantumista tai erittelyä normaalissa käytössä
Näkymät lämpötila- ja toleranssispesifikaatioihin	Tulokset ajautumisessa tai epäluotettavissa suorituskyvyssä vaihtelevat olosuhteet
Analogisten ja digitaalisten irrotuskorkkien sekoittaminen	Sallii digitaalisen kohinan häiritä herkät analogiset signaalit
Luottaen vain yhteen suureen kondensaattoriin	Suuret korkit eivät välttämättä reagoi nopeasti nopeasti transientit
Käyttämällä ViaS: tä liikaa kondensaattoripolkuilla	Lisää ei -toivottua induktanssia, joka vähentää korkeataajuinen suorituskyky

Johtopäätös

Kytkentä-, irrottamis- ja ohituskondensaattorit ovat kumpikin tehtävää.Ne auttavat piirisignaaleja, pysyvät vakaina ja estävät kohinaa.Oikean valitseminen ja sen asettaminen oikein tekee suunnittelustasi luotettavamman ja puhtaamman.