Что такое развязывающий конденсатор и как я узнаю, если он мне нужен?

Что такое развязывающий конденсатор (или сглаживающий конденсатор, как указано в ссылке ниже)?

Как я узнаю, нужен ли мне один, и если да, какой размер и где он должен идти?

В этом вопросе упоминается множество микросхем, требующих одного между VCC и GND; как узнать, является ли конкретный чип одним?

Будет SN74195N 4-разрядный параллельный доступ сменный регистр, используемый с Arduino? (Чтобы использовать мой текущий проект в качестве примера) Почему или почему?

Мне кажется, что я начинаю понимать основы резисторов и некоторые места, которые они используют, какие значения следует использовать в указанных местах и ​​т. д., и я хотел бы также понимать конденсаторы на базовом уровне.

175 голосов | спросил Lawrence Johnston 18 AMpSun, 18 Apr 2010 03:47:47 +040047Sunday 2010, 03:47:47

16 ответов


121

Я был тем, кто задал этот вопрос. Вот мое рудиментарное понимание:

Вы присоединяете конденсаторы через \ $ V_ {CC} \ $ /GND, чтобы попытаться сохранить напряжение более постоянным. В цепи постоянного тока конденсатор действует как разомкнутая цепь, поэтому нет проблем с замыканием. Когда ваше устройство включено (\ $ V_ {CC} \ $ = 5V), конденсатор заряжается до емкости и ждет, пока не произойдет изменение напряжения между \ $ V_ {CC} \ $ и GND (\ $ V_ {CC} \ $ = 4.5V). В этот момент конденсатор разряжается, чтобы попытаться вернуть напряжение обратно на уровень заряда внутри конденсатора (5 В). Это называется «сглаживание» (или, по крайней мере, это то, что я называю), потому что изменение напряжения будет менее выраженным.

В конечном счете, напряжение никогда не вернется к 5 В через конденсатор, а конденсатор разрядится до тех пор, пока заряд внутри него не будет равен напряжению питания (до равновесия). Подобный механизм отвечает за сглаживание, если \ $ V_ {CC} \ $ слишком сильно превышает его среднее значение (\ $ V_ {CC} \ $ = 5.5V).

Что касается того, зачем они вам нужны, они очень важны в высокоскоростных цифровых и аналоговых схемах. Я не могу себе представить, что вам понадобится SN74195, но это не повредит!

ответил penjuin 18 AMpSun, 18 Apr 2010 06:51:35 +040051Sunday 2010, 06:51:35
139

Источники питания медленные ... они принимают примерно 10 мс для ответа (т. е. пропускная способность до 100 кГц). Поэтому, когда ваш большой, плохой, многосетевой микроконтроллер переключает кучу выходов с высокой на низкую, он будет извлекаться из источника питания, в результате чего напряжение начнет опускаться до тех пор, пока оно не будет реализовано (через 10 лет!), Что ему нужно что-то сделать для коррекции отклоняющегося напряжения.

Чтобы компенсировать медленные источники питания, мы используем развязывающие конденсаторы. Развязывающие конденсаторы добавляют быстрое «зарядное хранилище» рядом с ИС. Поэтому, когда ваш микропереключатель выдает выходы, вместо того, чтобы заряжать заряд от источника питания, он сначала будет извлекать из конденсаторов. Это потребует некоторое время, чтобы адаптироваться к изменяющимся требованиям.

«Скорость» конденсаторов меняется. В основном, меньшие конденсаторы работают быстрее; индуктивность, как правило, является ограничивающим фактором, поэтому все рекомендуют максимально приблизить колпачки к VCC /GND с самыми короткими, самыми широкими выводами, которые являются практичными. Поэтому выберите самую большую емкость в самом маленьком корпусе, и они будут обеспечивать максимальную зарядку как можно быстрее.

ответил ajs410 21 PMpWed, 21 Apr 2010 23:06:18 +040006Wednesday 2010, 23:06:18
45

Обычно называется «байпасным колпачком», поскольку высокочастотный шум обходит ИС и течет непосредственно на землю, или « развязка cap ", потому что он предотвращает вхождение тока в один IC от другого источника питания IC.

"как узнать, является ли конкретный чип одним?"

Просто предположим, что все делают. :) Если микросхема работает с прерывистым током, это приведет к перепаду напряжения питания. Если другой чип «находится ниже по течению», он увидит, что шум на его силовых контактах. Если это достаточно плохо, это может вызвать ошибки или шум или что-то еще. Поэтому мы обычно помещаем байпасные шапки на все, «вверх по течению» от IC. (Да, ориентация следов и расположение компонентов важны, поскольку медь не является идеальным проводником.)

ответил endolith 18 AMpSun, 18 Apr 2010 09:23:20 +040023Sunday 2010, 09:23:20
32

A сглаживающий конденсатор (a.k.a. развязывающий конденсатор ) используется для уменьшения изменения напряжение питания. Когда вы рисуете большие токи от вашего источника питания (например, при переключении цифровых логических переключателей), вы увидите изменение напряжения питания. Переключение пытается сделать большие мгновенные токи и производит падение напряжения из-за импеданса источника напряжения и соединения между источником напряжения и ИС. Развязывающий конденсатор поможет поддерживать (или плавно) напряжение питания на устройстве. Размещение этого хранилища элемент, близкий к IC, уменьшает изменение напряжения на ИС.

Если вы не измеряете напряжение питания на каждой ИС, когда ИС рисует максимум Токи коммутации трудно сказать, насколько эффективен конденсатор. Для большинство цифровых устройств рекомендуют керамику с 0,1uF очень близко к устройству. Поскольку конденсаторы небольшие и недорогие, большинство дизайнеров просто добавят конденсаторы. Иногда, если у меня есть два логических устройства, которые очень близки, вы можете ориентироваться один конденсатор между двумя ИС. Обычно это не так.

Микросхемы источника питания имеют более высокие требования к сглаживающим конденсаторам, поскольку колебания токи больше. Для этих устройств вам нужно присмотреться к приложению чтобы определить подходящий фильтрующий конденсатор.

ответил jluciani 18 AMpSun, 18 Apr 2010 06:55:04 +040055Sunday 2010, 06:55:04
26

Просто добавьте больше о выбросах ЭМ.

Большинство компаний порекомендуют крышки 0.1uF при каждой потребляемой мощности. Имейте в виду, что это всего лишь минимальный минимум, необходимый для предотвращения провалов напряжения, которые могут повлиять на работу. Если вы строите плату PCB, которая должна пройти FCC Part 15 для выбросов, вам нужно идти дальше.

В конечном счете вам необходимо вычислить всю емкость, необходимую для плоскости питания, на основе дизайна печатной платы и использования энергии. Общее эмпирическое правило, которое я использую в качестве стартового места, - это 10-футовый танталовый колпачок на основной IC (микроконтроллер, АЦП, ЦАП и т. Д.), А затем 0,1 мкФ и 10-дюймовый колпачок на каждом силовом штыре на каждой ИС. Колпачки 10nF должны быть малыми - предпочтительно 0402 или не более 0603, - чтобы избежать индуктивности свинца от упаковки, которая сводит на нет эффект конденсатора.

Я настоятельно рекомендую эту книгу , если вы планируете перейти на высокоскоростной цифровой дизайн , высокая скорость означает что-либо на 1 МГц действительно.

ответил Mark 19 AMpMon, 19 Apr 2010 03:18:59 +040018Monday 2010, 03:18:59
18

Вопросы, связанные с развязкой, как представляется, появляются в последнее время. Я дал подробный ответ здесь: Развязывающие колпачки, компоновка печатной платы

Это говорит о проблемах развязки и макете. Сглаживание питания - это совершенно другое дело. Это обычно требует больших колпачков, которые должны иметь возможность хранить разумное количество энергии, поскольку частота пульсаций источника питания намного ниже, чем колпачки для развязки частот, предназначенные для обработки.

ответил Olin Lathrop 11 J0000006Europe/Moscow 2011, 18:10:07
12

Я хотел бы подчеркнуть один из пунктов jluciani. Очень важно поставить конденсатор как можно ближе к мощности питания микросхем. Это может помочь устранить любой шум, который вводится где-либо еще в вашей цепи, от источника питания или даже от какого-либо шума, излучаемого от источника с вашей платы.

jluciani правильно, что 0.1uF очень распространен для размещения рядом с ИС. Просто подумайте о емкости как о том, сколько заряда конденсатор может удерживать, поэтому чем больше емкость, тем больше заряда она удерживает. Если вы положите конденсаторы параллельно, вы добавите больше емкости, что приведет к более высокой эффективной емкости.

Насколько ваш вопрос о том, нуждается ли этот чип или нет, я бы сказал, это не помешает. В техническом паспорте обычно указывается, требуется ли микросхеме развязывать (ака сглаживающие) конденсаторы, и если да, то какое рекомендуемое значение.

ответил Kellenjb 18 AMpSun, 18 Apr 2010 08:20:14 +040020Sunday 2010, 08:20:14
9

Просто добавьте несколько пунктов к другим ответам:

Чтобы измерить влияние текущих пиков на напряжение питания, вам понадобится быстрый осциллограф. Это зависит от скорости цепей, но я думаю, вам понадобится полоса пропускания от 200 МГц до 1 ГГц.

Кроме того, если цепь питания, несущая текущие шипы, велика, то это вызовет радиоизлучение, которое неодобрительно по техническим и юридическим причинам. Байпасный конденсатор действует как ярлык для этих шипов, поэтому излучение значительно меньше.

ответил starblue 18 PMpSun, 18 Apr 2010 22:35:44 +040035Sunday 2010, 22:35:44
9

Обходные колпачки достаточно дешевы, что во многих случаях нет причин не помещать их повсюду. Однако, если пространство или стоимость являются крайними проблемами, может быть разумно оставить некоторые из них. Ключ должен признать, что может произойти, если они оставлены. Мое предположение было бы предполагать наихудший сценарий, если они оставлены: (1) радиочастотное излучение на частоте переключения входа может быть увеличено, и (2) в любое время, когда вход переключается, предположим, что выходы устройства и внутреннее состояние могут произвольно сверяться. Если какое-либо из этих поведений будет проблемой, требуются обходные колпачки. Если ни одна из них не будет проблемой (например, поскольку ни один из входов не переключается достаточно часто, чтобы излучение было проблемой, устройство не имеет внутреннего состояния, и ничто не будет заботиться о состоянии выходов в моменты, когда входы переключаются), тогда байпасные крышки могут быть опущены.

ответил supercat 13 MarpmSun, 13 Mar 2011 20:06:47 +03002011-03-13T20:06:47+03:0008 2011, 20:06:47
8

В общем случае некоторые или многие ИС, транзисторы или клапаны (трубки) будут подключены к одному источнику питания. Поскольку устройство в этих ситуациях работает, оно потребляет различное количество тока от источника питания в соответствии с проходящим через него сигналом. Поскольку источники питания не идеальны, переменный ток вызывает появление переменного напряжения на рельсах питания. Все остальные устройства, подключенные к одному источнику питания, будут чувствовать это напряжение, т.е. в них будет входить шумовой сигнал. Это может привести к нестабильности аналоговых цепей или неправильному переключению на цифровые. Поставляя конденсаторы DEcoupling в точках, описанных выше, напряжение питания становится более стабильным, и устройства отсоединяются друг от друга.

ответил 23 AMpFri, 23 Apr 2010 10:37:00 +040037Friday 2010, 10:37:00
6

Часто техническое описание чипа специально указывает, сколько и каких размеров конденсаторы использовать. Если это не так, лучшая практика заключается в том, чтобы прикрепить 1 мкФ к силовым штырям каждого чипа, плюс большая крышка где-то на доске. (До 2001 года наилучшая практика использовала 0,1 мкФ).

p.s .: считаете ли вы использование 74HC595 или 74HC166, а не 74195? Я подозреваю, что это сработает так же хорошо, и освободите несколько контактов на вашем Arduino.

ответил 23 AMpFri, 23 Apr 2010 10:37:00 +040037Friday 2010, 10:37:00
2

В значительной степени каждая ИС должна иметь развязывающий конденсатор. Если ничто не указано в спецификации, как минимум, поставьте керамическую крышку толщиной 0,1 мкФ возле силового штыря IC, рассчитанную, по меньшей мере, на удвоенное напряжение, которое вы используете.

Многие вещи потребуют большей емкости на входе. Вы часто можете найти эти рекомендации в технических описаниях, примечаниях к приложениям или схемах схем оценки.

ответил David Chesney 21 Maypm15 2015, 17:22:22
1

Позволяет убрать часть магии об обходных шапках, улучшив модель схемы; 7400 семейных ворот выглядят так: введите описание изображения здесь

с потоком стрельбы (игнорируя токи до 4 кОм и 1,6 кОм), рассчитанные как $$ (5v - 3 * Vdiode) /130 Ом /$ или 5-2,1 /130 = 2,9 /130 ~ 22 миллиампер.

Эти ворота, доступные 3-в-одном-пакете, обеспечивают высокий привод (большой разветвитель) и быструю скорость. Внутри 74195 нам не нужен весь этот диск. Нам нужна скорость. Мы возьмем 2 мА за выстрел за ворота (~ 15 ворот за FF)

schematic

имитировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Нам нужно сохранить достаточный заряд для 1uS активности занятого времени. ЗАЧЕМ? Зачем использовать 1uS? Потому что большие конденсаторы и длинные провода будут RING, и расстраивают VDD на IC, если не будут смочены. Какая частота звонков? 1uH и 1uF дают 0,159 кГц. Как смочить?

Использовать Q = 1 [определяется как Q = ZL /R = 2 (pi Fring L /R)] и Fring = 1/2 * pi sqrt (L C), мы находим Rdampen = sqrt (L /C). Для 1uH и 1uF нужен ОДИН ОМ.

Считайте эту схему для хорошего управления звуком VDD:

schematic

имитировать эту схему

Что рассказывает обозреватель цепочек сигналов об этом 1_ohm увлажнении?

 введите описание изображения здесь>> </a> </p>

<p> Удивление? Инженер-логик также должен ПРОЕКТИРОВАТЬ фильтрацию VDD и увлажнение VDD. </p></div>
					 
						<div class=

ответил analogsystemsrf 26 FebruaryEurope/MoscowbSun, 26 Feb 2017 17:03:38 +0300000000pmSun, 26 Feb 2017 17:03:38 +030017 2017, 17:03:38
1

Чтобы ответить на короткий вопрос: DC не проходит через конденсатор, AC делает. Большинство шумов представляет собой шум, связанный с переменным током, или /и имеет характеристики переменного тока, то есть переключение + - некоторое значение постоянного тока. Чтобы учесть эти изменения, вы используете конденсатор DECOUPLING. Он просто замыкает сигналы переменного тока. Существует огромное количество замечательных приложений о том, почему и как они работают: http://www.analog.com/media/о /тренинг-семинары /учебные пособия /MT-101.pdf

Кроме того, разговор о резервуарах /сглаживающих конденсаторах - подведение его в этой теме просто смущает новичков в терминах терминологии.
Сглаживание выполняется для создания очень устойчивого напряжения. Например. Некоторые выходы датчиков /цепей зависят от напряжения питания. Рискления питания напрямую влияют на их выход.

ответил Andreas HD 15 MarpmWed, 15 Mar 2017 12:27:59 +03002017-03-15T12:27:59+03:0012 2017, 12:27:59
0

Конденсатор - это элемент хранения, и он будет экономить энергию в виде заряда. Возвращаясь к развязывающей крышке, он также называется байпасным конденсатором, так как он будет обходить пульсацию подачи, и эта заряженная крышка будет пытаться поддерживать постоянное напряжение постоянного тока на выводе VDD.

ответил Techknowlogic 23 72014vEurope/Moscow11bEurope/MoscowSun, 23 Nov 2014 12:49:07 +0300 2014, 12:49:07
0

Они необходимы для снижения импеданса системы электропитания. На высоких частотах источники питания представляют собой несущественный последовательный импеданс, в основном из-за индуктивности силовых сетей. Взгляните на раздел «Повреждение железной дороги в целостности власти» в следующей статье, которая поможет вам понять идею: https://www.cohenelec.com/considering-capacitor-parasitics/

ответил cmos1982 17 Jam1000000amWed, 17 Jan 2018 01:00:08 +030018 2018, 01:00:08

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132