Regla de "dos condensadores de derivación / desacoplamiento"?

Encontré muchas discusiones sobre condensadores de derivación y su propósito. Por lo general, vienen como un par de 0.1uF y 10uF. ¿Por qué tiene que ser un par? ¿Alguien tiene una buena referencia a un artículo o artículo, o podría dar una buena explicación? Deseo obtener una pequeña teoría sobre por qué DOS y el propósito de CADA UNO.

Los condensadores reales tienen inductancia y resistencia. El objetivo de un condensador de derivación es responder rápidamente a los transitorios de corriente para mantener un voltaje estable. La inductancia y resistencia de la serie son contrarias a ese objetivo.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

$v=L \frac{di}{dt}$

Al poner los condensadores en paralelo, las capacidades se suman. Por lo general, esto es bueno, porque más capacitancia resiste los cambios de voltaje más fuertemente.

Al mismo tiempo, las resistencias o inductancias paralelas disminuyen efectivamente. La inductancia efectiva (las resistencias son similares) de este circuito es

Entonces, los condensadores paralelos aumentan las cosas que desea (capacitancia) y disminuyen las cosas que no desea (inductancia, resistencia).

Además, los condensadores de bajo valor, en virtud de su tamaño más pequeño, tienden a tener una inductancia más baja y, por lo tanto, son más adecuados para la operación de frecuencia más alta.

Por supuesto, esto solo funciona hasta cierto punto, porque cualquier forma real de conectar condensadores en paralelo agrega inductancia. En algún momento, la ruta a un condensador adicional agrega suficiente inductancia como para que no sea beneficioso. Obtener el diseño correcto para minimizar la inductancia es una parte importante del diseño de circuitos de alta frecuencia. Eche un vistazo a todos los condensadores alrededor de una CPU para tener una idea. Aquí, puede ver muchos en el centro del zócalo, y hay aún más en la parte inferior del tablero que no son visibles:

http://www.ti.com/lit/an/scba007a/scba007a.pdf

Verá que el condensador grande se refiere a condensadores "de banco" o "a granel". Los más pequeños son, por supuesto, también condensadores de "derivación". La idea básica es que, en el mundo real, los parásitos de un condensador no son ideales. Su condensador de "banco" ayudará para el consumo de energía transitoria (cambios en el cambio de corriente real) pero, debido a problemas del mundo real, si el ruido de RF (EMI) entra en la línea, el condensador de derivación más pequeño permitirá que ese ruido llegue a tierra antes de que ocurra. llega a tu IC. Además, ambos condensadores ayudarán a suprimir los transitorios de conmutación, así como a mejorar el aislamiento entre circuitos.

Aunque la física es la misma, la terminología se modifica para su función. Los condensadores del "banco" "proporcionan" un pequeño cargo adicional (como un banco de carga). Los "bypass" permiten que el ruido pase por alto su IC sin dañar la señal. Los condensadores de "suavizado" reducen la ondulación de la fuente de alimentación. Los condensadores de "desacoplamiento" aíslan dos partes de un circuito.

Entonces, en la práctica, pones un límite de banco junto a un límite de derivación y están tus 10uF y 0.1uF. Pero dos es simplemente arbitrario. ¿Tienes algo de RF en tu placa? También podría necesitar un límite de 1nF.

Un ejemplo simple de la impedancia del mundo real se puede ver en esta imagen. Una gorra ideal sería una gran pendiente descendente para siempre. Sin embargo, los casquillos más pequeños son mejores a frecuencias más altas en el mundo real. Entonces, apilas DOS (o TRES, o SIN EMBARGO) uno al lado del otro para obtener la impedancia total más baja.

Sin embargo, he leído opiniones discrepantes sobre esto, diciendo que la auto resonancia entre los dos en realidad crea una ALTA impedancia en ciertas frecuencias y debe evitarse, pero eso es para otra pregunta.

Trataré de ponerlo un poco más simple.

Los casquillos más pequeños se denominan casquillos de derivación, pero su objetivo principal es tratar los picos de alta frecuencia. Deben ser pequeños para descargar y cargar rápidamente en respuesta a la frecuencia con la que entran los picos.

Las tapas más grandes se llaman tapas a granel, y se refieren a cambios de corriente más grandes. Principalmente, si de repente coloca una carga enorme en un riel, necesitará tapas más grandes para ayudar a suministrar la nueva carga.

Además de eso, tener dos condensadores también ayuda a reducir su resistencia en serie equivalente (ESR), un atributo variable heredado, y esto se vuelve especialmente importante cuando se hacen fuentes de alimentación a bordo.