Конденсатор в цепях: соединение, развязка и обход объяснен

Конденсаторы - это небольшие детали в схеме, которые помогают сохранять бесперебойную работу.Они блокируют или проходят сигналы, уменьшают шум и сохраняют напряжение устойчивым.В этой статье вы узнаете о трех общих типах связи, развязке и обходных конденсаторах, и о том, как они помогают вашей схеме лучше работать.

Каталог

Связывание конденсаторов Обзор

Рисунок 1: Связанные конденсаторы

Связанные конденсаторы играют жизненно важную роль в обработке сигналов, позволяя сигналам переменного тока (AC) проходить при блокировании постоянного тока (DC).Это гарантирует, что уровни смещения постоянного тока на разных стадиях цепи остаются незатронутыми, когда между ними передаются сигналы.Без связывания конденсаторов нежелательные напряжения постоянного тока могли бы сдвинуть рабочую точку транзисторов или операций по операциям, что может привести к искажению или неисправности.

Связывание конденсаторов

• Используется в аудио -усилителях для передачи аудиосигналов между этапами

• Разрешить передачу сигнала переменного тока в радиочастотных (РЧ) цепях

• Блок DC смещение в аналоговых линиях связи

• Отдельные секции сигнала и мощности в цепях смешанного сигнала

• Датчики интерфейса с входами микроконтроллера

• Помощь в сопоставлении импеданса в РЧ -линии передачи

• Используется в входных этапах аналого-цифрового преобразователя (ADC) для изоляции смещения DC

Обзор обзор конденсаторов

Рисунок 2: Разъединение конденсаторов

Развязывающие конденсаторы помогают сохранять источник питания устойчивым для электронных деталей, таких как микроконтроллеры и цифровые чипы.Когда эти компоненты быстро включаются и выключаются, они могут вызвать внезапные изменения тока, что может привести к падениям напряжения или электрическому шуму.Разрученный конденсатор вступает, быстро выпустив или сохранив небольшое количество тока, чтобы сгладить эти изменения.Это сохраняет стабильный уровень напряжения, помогает чипе работать должным образом и снижает шансы на ошибки или нежелательные сигналы.

Размещение приложений конденсаторов

• Фильтрация источника питания в микроконтроллерах и цифровых ICS

• Снижение шума высокоскоростных логических цепей

• Стабилизация напряжения в датчиках и аналоговых цепях

• Подавление EMI ​​в печатных платах и ​​устройствах связи

• Локальное хранение энергии для интегрированных цепей

• Предотвращение провалов напряжения во время внезапных требований тока

• Поддержка стабильной работы в чувствительных к электроэнергии компоненты

Преимущество использования развязки конденсаторов

• сохраняет напряжение устойчивым во время внезапных изменений нагрузки

• Уменьшает высокочастотный шум в линиях электропередачи

• Защиты IC от провалов напряжения и глюков

• Улучшает общую надежность схемы

• Понижает электромагнитные помехи (EMI)

• Помогает предотвратить ошибки данных в цифровых системах

• повышает производительность в высокоскоростных цепях

Обзор конденсаторов обходных конденсаторов

Рисунок 3: Обходные конденсаторы

Обходные конденсаторы помогают сохранить высокочастотный шум вдали от важных частей схемы.Они дают этот шум прямой путь к земле, поэтому он не достигает чувствительных компонентов.Это помогает схеме оставаться стабильной и работать так, как следовало бы.Несмотря на то, что обходные конденсаторы похожи на развязки конденсаторов, они используются для обработки быстрых, высокочастотных сигналов.Вы часто найдете их вблизи пинов чипсов, где они тихо отфильтровывают дополнительный шум на заднем плане.

Обходные конденсаторы применение

• Фильтрация высокочастотного шума в линиях питания

• Стабилизирующее напряжение для микроконтроллеров и логических ICS

• Поддержка чистой работы в RF и схемах связи

• Сокращение EMI ​​в высокоскоростных цифровых системах

• Расположены вблизи булавок для защиты чувствительных компонентов

• Повышение качества сигнала в аналоговых и смешанных схемах.

Преимущества использования обходных конденсаторов

• Удаляет высокочастотный шум из линий электропередачи

• Защищает чувствительные компоненты от интерференции сигнала

• Помогает поддерживать стабильное напряжение в быстрого переключения

• уменьшает электромагнитные помехи (EMI)

• Улучшает общую производительность и надежность цепи

• сохраняет очиститель питания для аналоговых и цифровых деталей

Руководство по выбору ценности конденсаторов

Тип конденсатора	Типичный диапазон значений	Основная цель	Частотная цель
Сцепление	10NF - 1 мкф	Передайте сигналы переменного тока, блокируйте DC между этапами	Зависит от пропускной способности сигнала
Развязка	100NF - 10 мкф	Стабилизировать напряжение во время изменения нагрузки	Среднечастотный мощный шум
Обход	0,01 мкф - 100 нф	Отфильтруйте высокочастотный шум на землю	Высокочастотные помехи переменного тока

Правильное размещение и макет для конденсатора

Поместите конденсаторы рядом с булавками IC

Держите как можно ближе развязать и обходить конденсаторы к контактам VCC и GND интегрированной схемы, чтобы уменьшить сопротивление и индуктивность на пути.

Используйте короткие и широкие следы

Короткие, широкие следы снижают импеданс и повышают эффективность конденсаторов для высокочастотного шума.

Минимизируйте зону петли

Держите петлю, сформированную конденсатором, питателем и малой заземлением, чтобы уменьшить EMI и шум.

Избегайте длинных убежища

При использовании VIAS для подключения к земле или плоскостям питания держите их короткими и минимизируйте количество, чтобы уменьшить индуктивные эффекты.

Используйте почву и плоскости питания

Сплошные земли и плоскости питания улучшают пути возврата и более низкий импеданс, что делает конденсаторы более эффективными при фильтрации.

Групповые конденсаторы по функционированию

Поместите аналогичные конденсаторы в той же области печатной платы для более легкой макета и последовательной производительности.

Используйте несколько значений конденсаторов параллельно

Размещение конденсаторов с различными значениями параллельно помогает покрывать более широкий диапазон частот для лучшей фильтрации.

Держите аналоговые и цифровые конденсаторы отдельными

Изолировать аналоговое и цифровое развязка, чтобы не повлиять на цифровой шум.

Усовершенствованные методы макета для снижения шума

Используйте заземляющую плоскость под высокоскоростными сигналами

Добавление непрерывной плоскости заземления под следами сигнала уменьшает площадь петли и понижает излучающий шум.

Избегайте углов трассировки 90 градусов

Используйте углы 45 градусов или изогнутые следы, чтобы минимизировать отражения сигнала и поддерживать целостность сигнала.

Маршрутные высокоскоростные сигналы вдали от шумных работ

Держите чувствительные следы от переключения регуляторов или шумных компонентов питания, чтобы избежать помех.

Отдельные аналоговые и цифровые самолеты

Используйте отдельные наземные зоны для аналоговых и цифровых цепей, соединяя их в одной точке для управления соединением шума.

Используйте конденсаторы для строчек между основными плоскостями

Поместите небольшие конденсаторы между основными плоскостями, чтобы обеспечить низкий уровень импеданса для высокочастотных токов.

Реализуйте следы охраны для критических сигналов

Добавьте заземленные охраняемые следы вместе с чувствительными линиями, чтобы защитить их от внешнего шума.

Используйте ферритовые бусы на линии электропередачи

Поместите ферритовые шарики последовательно с линиями электропередачи, чтобы фильтровать высокочастотный шум, прежде чем он достигнет чувствительных компонентов.

Избегайте перекрестных помех на правильном интервале трассировки

Поддерживайте достаточное расстояние между линиями сигнала, чтобы уменьшить емкостную и индуктивную связь.

Общие ошибки, которых следует избегать в конденсаторах

Ошибка	Почему это проблема
Использование неверного значения конденсатора	Может привести к плохой фильтрации, нестабильности или искажение сигнала
Размещение конденсаторов слишком далеко от булавок IC	Увеличивает импеданс пути, уменьшая эффективность
Использование только одного значения конденсатора	Ограничивает покрытие частотного диапазона шума фильтрация
Забывая подключить конденсаторы к твердым земля	Приводит к плохому заземлению и снижению шума производительность
Игнорирование рейтинга напряжения	Может вызвать сбой или поломки конденсатора под нормальной работой
С видом на температуру и спецификации толерантности	Приводит к дрейфу или ненадежной производительности в различные условия
Смешивание аналоговых и цифровых развязков	Позволяет цифровому шуму мешать Чувствительные аналоговые сигналы
Полагаясь только на один большой конденсатор	Большие кепки могут не реагировать быстро на быстрый переходные процессы
Использование VIAS чрезмерно на пути конденсаторов	Добавляет нежелательную индуктивность, которая уменьшает Высокочастотная производительность

Заключение

Каждый из связей, развязки и обходных конденсаторов имеет работу.Они помогают вашей схеме проходить сигналы, оставаться стабильными и блокировать шум.Выбор правильного и правильно его размещение делает ваш дизайн более надежным и чистого.