¿De qué sirve un condensador de desacoplamiento cerca de un condensador de depósito?

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He visto algunos circuitos donde se usa un condensador de desacoplamiento así como un condensador de depósito, como este (C4 y C5):

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He leído sobre los condensadores de desacoplamiento y para mí parece que están destinados a eliminar pequeñas fluctuaciones en el voltaje de suministro. Entonces pensé: ¿no era ese también el propósito de un condensador de depósito ? ¿Por qué el condensador del depósito no podría filtrar las pequeñas fluctuaciones, si es capaz de filtrar las grandes fluctuaciones?

Así que siento que tengo un malentendido básico aquí. ¿Cuál es el propósito de un condensador de desacoplamiento junto a un condensador de depósito, cuando suponemos que los colocamos igualmente cerca de la parte que consume energía? ¿O la única ventaja del condensador de desacoplamiento es que es más pequeño y, por lo tanto, puede colocarse más cerca de la parte que consume energía?

capacitor decoupling-capacitor decoupling

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Camil, no te preocupes por eso. Como dijo @ m.Alin, es bueno esperar un día más o menos para ver qué respuestas se recopilan antes de decidir cuál quiere aceptar. Sé que a menudo paso por alto las preguntas que han aceptado la respuesta, ya que están "hechas" y mi tiempo se pasa mejor en otro lugar. Espero que otros hagan esto también. Sin embargo, no olvides aceptar mi respuesta más tarde :-)

— Olin Lathrop

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Pregunta casi duplicada: electronics.stackexchange.com/questions/25280/…

— The Photon

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Al leer las respuestas, recuerde que puede obtener 0.1 uF como cerámica en un paquete 0402, pero 100 uF probablemente sea un electrolítico de tamaño A o más grande.

— El fotón

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related electronics.stackexchange.com/q/3879/142

— endolith

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Relacionado: electronics.stackexchange.com/q/21686/17592

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La razón más probable por la que se hace esto es porque, en la vida real, los condensadores no tienen un ancho de banda infinito. En general, cuanto mayor sea la capacitancia del capacitor, menor será su capacidad de reacción a las frecuencias altas, mientras que los capacitores de pequeño valor reaccionan mejor a las frecuencias más altas, como se ve en el gráfico a continuación. El uso de dos condensadores de valores diferentes juntos solo se hace para mejorar la respuesta del filtrado.

Gráfico de impedancia vs. frecuencia para varios condensadores

— Kvegaoro
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Este es un buen cuadro. Me pregunto cómo se vería 100uf en él (¡parece que no tiene sentido usar un límite de 100nf!). ¿Y de dónde vino el gráfico?

— Bobbi Bennett

@Bobbi 0.1 uF = 100 nF

— m.Alin

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@ m.Alin, ¿notan que solo hay una pequeña parte del espectro donde 0.1uF tiene una Z menor que 2.2uF? Me imagino que un 200uF con su impedancia en serie sería un poco más alto que 0.1 Ohm a 10 Mhz, pero no está en la tabla.

— Bobbi Bennett

@BobbiBennett tienes razón, parece que casi no hay ventaja de 100nF cuando lo comparas con 2.2uF. Sin embargo, tenga en cuenta que este es un gráfico logarítmico, por lo que la ventaja es mayor de lo que diría. Además, el tamaño de un 100nF podría ser una ventaja.

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Este gráfico muestra diferentes valores en el mismo paquete. 100 uF probablemente vendrá en un paquete más grande, por lo que la curva inductiva estará más a la izquierda. Es probable que 0.1 uF esté disponible en un paquete más pequeño, que movería su curva inductiva más hacia la derecha.

— El fotón

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Como usted dice, una tapa de desacoplamiento y una tapa de depósito de alimentación a granel sirven para dos propósitos diferentes. Tiene razón en que la tapa de desacoplamiento debe estar físicamente cerca del consumidor del poder que está desacoplando. El límite máximo puede estar en cualquier parte de la red eléctrica ya que se trata de corrientes de baja frecuencia.

Sin embargo, la suposición incorrecta que está haciendo es suponer que la ubicación esquemática implica una ubicación física. No lo hace. En un buen esquema, habrá alguna pista sobre la ubicación física. En este caso, no podemos saber si el condensador de desacoplamiento (C5) está físicamente cerca de IC1 (donde debería estar) o no.

Personalmente, no dibujaría un esquema de esta manera exactamente por esta razón, y creo que hacerlo es irresponsable. Sin embargo, el software de captura esquemática generará la misma lista de red de cualquier manera, por lo que los detalles están realmente a la altura. Sin un diagrama de diseño del tablero, simplemente no se puede saber. Por lo general, dibujo las tapas de desacoplamiento físicamente cerca de sus partes para dar una pista de que esto es lo que pretendo y que he pensado al respecto. Este es un problema que menciono cuando hablo sobre cómo dibujar buenos esquemas en https://electronics.stackexchange.com/a/28255/4512 .

Desafortunadamente, hay muchos esquemas mal dibujados por ahí.

— Olin Lathrop
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Hay muchos esquemas mal dibujados para estar seguros, pero esperaría que un buen diseñador de tableros sepa cómo diseñar las tapas de derivación independientemente de la ubicación física en el esquema; En ocasiones, puede ser útil colocar tapas de derivación cerca de los componentes, pero en otros casos simplemente agrega desorden.

— supercat

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@Supe: siempre que el diseñador de la junta sepa que se supone que deben ser bypass. Si no señala esto de alguna manera, se está arriesgando. A veces, las tapas de derivación pueden agregar desorden y puede ponerlas en una esquina, pero al menos poner una nota explicando eso.

— Olin Lathrop

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Cuando los problemas de acoplamiento y desacoplamiento son esenciales para el rendimiento de un diseño, nunca asumiría que el diseñador de la placa sabría qué hacer con respecto a la colocación sin que se lo indiquen explícitamente. +1 a la respuesta de Olin solo por señalar eso. -1 a supercat por sugerir algo diferente. (¡Mal gato!)

— Jim

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Cuando decimos que los condensadores de derivación deben estar cerca, ¿cuánto la afectará de manera realista? ¿Hay algún estudio o algunas pruebas realizadas? ¿El problema principal es la resistencia de la vía o la capacitancia de la vía o algo más ...? ¿Es para minimizar la interferencia EM?

— midnightBlue

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@midn: El problema principal es la inductancia de las pistas.

— Olin Lathrop

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Cuando se usan dos o más condensadores de desacoplamiento de valores diferentes en paralelo, es necesario considerar la resonancia paralela que ocurre entre las dos redes.

Clayton Paul describió este fenómeno. Considere un acoplamiento paralelo de condensadores C1, C2, con diferentes valores y C1 >> C2 con parásitos L1 y L2 aproximadamente iguales L1 = L2 (figura 1.A).

Figura 1

$f_1$ $f_2$

$f_1$ $f_1$

$f_2$ $f_2$

$f_1 < f < f_2$

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Por lo tanto, podemos concluir que el desacoplamiento se mejorará a frecuencias superiores (y menores) a la frecuencia en que ambas redes de condensadores resuenan.
El desacoplamiento en realidad será peor en algunas frecuencias entre estas dos frecuencias de resonancia, debido al pico de impedancia causado por la red resonante paralela, lo cual es malo.

— Neutrino
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La principal diferencia en condensadores pequeños y condensadores electrolíticos grandes es su respuesta de frecuencia. Los condensadores electrolíticos tienen especificaciones deficientes para frecuencias más altas y eventualmente pueden fallar debido al estrés del ruido de alta frecuencia. A su vez, las frecuencias altas que el condensador electrolítico solo filtra parcialmente, pueden estar en el rango audible superior de su amplificador.

El pequeño condensador filtra fácilmente el ruido de alta frecuencia, pero por supuesto tiene poco efecto cuando se trata del filtrado de ondulación de la fuente de alimentación de baja frecuencia.

— jippie
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No todos los condensadores se crean de la misma manera ... Los condensadores a granel más grandes no pueden responder tan rápido debido a ESR y ESL (resistencia e inductancia de serie equivalente) que depende de su composición.

Por supuesto, existe la capacidad de acercarse como usted menciona, pero en general un buen esquema tendrá capacidades más voluminosas, más lentas y más grandes cuanto más se aleje del circuito. las frecuencias correspondientes que deben tratarse también disminuyen, si se hacen correctamente.

Lo que limita las pequeñas capacidades de desacoplamiento es la autorresonancia de la tapa en sí y la inductancia de los cables de enlace en el paquete (nuevamente dependiendo del paquete).

Este esquema de escalamiento jerárquico continúa dentro del CI con nodos críticos que tienen condensadores locales para eventos de mayor frecuencia. Por supuesto, estas tapas en el interior son las más caras y más pequeñas de todas.

— marcador de posición
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