Reemplazo del condensador de tantalio con condensador de cerámica para amplificadores operacionales

Estoy tratando de construir un amplificador no inversor con cierto amplificador operacional; THS3491

La hoja de datos está vinculada a continuación.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ths3491.pdf

En la página 25, hay un diagrama de configuración no inversora.

Y en la página 35, hay una guía para desacoplar condensadores

Dice "Use condensadores de desacoplamiento de tantalio más grandes (con un valor de 6.8uF o más) que sean efectivos en frecuencias más bajas ..."

Tenía una experiencia tan mala con los condensadores de tantalio, así que quería evitar usarlos.

¿Está bien reemplazar los condensadores de tantalio con los de cerámica?

Al buscar en StackExchange, encontré varias páginas con un problema similar;

Condensadores de tantalio vs.condensadores de cerámica.

MLCC vs Tantalum: para desacoplamiento, entrada al regulador y reducción de ondulación

La respuesta fue que está bien usar cerámica, pero no estoy tan seguro porque estoy tratando con amplificadores operacionales. Busqué más;

http://www.dataweek.co.za/news.aspx?pklnewsid=27008

En el sitio web anterior, recomiendan usar cerámica sobre el tantalio, ya que los condensadores de cerámica tienen más ventajas sobre el tantalio.

Pero, ¿está bien reemplazar el tantalio con condensadores de cerámica?

operational-amplifier capacitor

— usuario65452
fuente

Para los condensadores de desacoplamiento, sí, siempre y cuando pueda encontrar tamaños similares (que quizás no, lo que probablemente fue la razón de los tantalios en primer lugar). Para los condensadores en la ruta de la señal, debe tener más cuidado ya que la mayoría de los dieléctricos de cerámica sufren efectos piezoeléctricos (las vibraciones y tales generarán voltajes que aparecen como ruido), efectos de polarización de CC (capacidad reducida a medida que aumenta la polarización de CC a través del condensador), y efectos de temperatura. La cerámica C0G / NP0 se usa normalmente en este caso porque es una de las pocas cerámicas que no sufren ninguno de estos efectos.

— DKNguyen

Es probablemente una hoja de datos más antigua. Hace 20 años, los tantalios eran la solución de baja ESR para . Usamos cerámica hoy.

C \geq 1 μ F

$C \ge 1\mu\mathrm{F}$

— TimWescott

OOI y posiblemente OT, ¿qué malas experiencias has tenido con las tapas de tantalio?

— James

El tantalio todavía tiene su lugar, incluso con la llegada del polímero electrolítico y los MLCC de alto C / V. Principalmente en costo cuando está en los pocos cientos de uF y 'entre' cerámica y electrolítico (lata pequeña, alto rendimiento). Disminuimos el tantalio en un 50% en el voltaje y no hemos tenido fallas pirotécnicas después de hacerlo.

— Cursorkeys

Respuestas:

En la mayoría de los circuitos, sí. Y en tu circuito esto estaría bien.

La capacitancia es solo capacitancia y los valores de capacitancia de los MLCC cerámicos han aumentado bastante en las últimas décadas, lo que lleva a una aplicabilidad mucho más amplia (y la escasez de producción en curso).

Pero debe tener en cuenta un par de advertencias que son principalmente exclusivas de la cerámica:

En algunos circuitos, la ESR capacitiva es una parte necesaria del circuito, se espera un valor mínimo y la cerámica tiende a tener una ESR extremadamente baja. En algunos casos, esto puede provocar inestabilidad y oscilaciones. De particular preocupación sería la entrada de conmutación de convertidores CC-CC y cables de alimentación CC largos que pueden conectarse en vivo.
Los MLCC tienden a tener dependencias de voltaje muy fuertes. Estos pueden perder 60% o más de su valor de capacitancia bajo polarización DC. Además de la pérdida capacitiva, este es un comportamiento no lineal que puede ser motivo de preocupación en algunos circuitos.
Las cerámicas MLCC son piezoeléctricas. Cualquier vibración o gradiente de temperatura puede hacer que se inyecte ruido en el circuito. Y, en algunas aplicaciones de conmutación, realmente escuchará el zumbido en los condensadores que puede conducir a fallas mecánicas.

— Edgar Brown
fuente

Uno de los aspectos más importantes de las propiedades piezoeléctricas es el ruido audible que puede ser bastante perturbador si la frecuencia de trabajo de una tapa grande está en el rango audible.

— Dmitry Grigoryev

Gracias, revisaré ESR y veré si está dentro de un rango razonable.

— user65452

Sí, está bien desde el punto de vista de los amplificadores operacionales. Tenga cuidado con el coeficiente de voltaje de los condensadores, es posible que necesite una capacidad nominal de 10uF o 20uF para obtener 6.8uF al voltaje de polarización de 15V (tienen un coeficiente de voltaje grande). (como un aparte, eso es un poco una bestia de un rango de GHz CFA, por lo que los condensadores cerámicos más pequeños (100nF + 100pF) son realmente importantes en esta aplicación en particular, vea el comentario de Peter Smith sobre el uso de tapas de geometría inversa para las capacidades más bajas: tienen terminales a lo largo de los lados largos del chip, por lo que la impedancia de la serie es menos parásita).

Por ejemplo, aquí hay un capacitor de 25V 10uF 1210 que típicamente baja aproximadamente -35% con una polarización de 15V. Los condensadores más pequeños probablemente serán peores.

Desde el punto de vista del sistema, tener una cantidad de condensadores ESR muy bajos sin pasar por los suministros podría causar problemas de estabilidad con la regulación de la fuente de alimentación. Si es un suministro de laboratorio o reguladores lineales 7815/7915, no será un problema (al menos con el 7815), pero con reguladores lineales LDO o reguladores negativos puede causar problemas.

— Spehro Pefhany
fuente

Navegue aquí, prestando atención a la capacitancia nominal, el voltaje nominal y el empaque para tener una idea de cómo se ven las cosas afectadas (sí, el empaque afecta la caída de capacitancia con polarización de CC): ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcid= en-us

— DKNguyen

El OP puede querer usar dispositivos de geometría inversa para los desacopladores de alta frecuencia para ayudar a minimizar la inductancia. (0306 o 0508 quizás)

— Peter Smith