Condensador de tantalio como derivación para IC digital

Estoy leyendo la hoja de datos del convertidor digital-analógico MCP4725 y recomiendan usar dos condensadores de derivación en el voltaje de suministro:

La fuente de alimentación en el pin VDD debe estar lo más limpia posible para un buen rendimiento del DAC. Este pin requiere un condensador de derivación adecuado de aproximadamente 0,1 μF (cerámica) a tierra. También se recomienda un condensador adicional de 10 μF (tantalio) en paralelo para atenuar aún más el ruido de alta frecuencia presente en las placas de aplicación. La tensión de alimentación (VDD) debe mantenerse en el rango de 2,7 V a 5,5 V para el funcionamiento especificado.

¿Cuál es la ventaja de usar un condensador de tantalio en esta aplicación? Un condensador cerámico 0805 o 1206 de 10 μF es incluso más pequeño que el condensador de tantalio habitual. ¿Puedo usar solo dos capacitores cerámicos, 100nF y 10μF?

Una pregunta adicional: ¿Es el voltaje de salida de este DAC lo suficientemente estable para una referencia de voltaje? ¿O podría requerir algún tipo de filtro?

Respuestas (2)

¿Cuál es la ventaja de usar un condensador de tantalio en esta aplicación? Un condensador cerámico 0805 o 1206 de 10 μF es incluso más pequeño que el condensador de tantalio habitual. ¿Puedo usar solo dos capacitores cerámicos, 100nF y 10μF?

Realmente no hay otra ventaja aparte de que era la forma más fácil de obtener 10uF cuando se escribió esa hoja de datos. En 2017, optaría por la cerámica por varias razones.

  1. Las tapas de tantalio pueden incendiarse si se maltratan, al menos la variedad de dióxido de manganeso. (Excelente manera de hacer que un ME desprevenido se ensucie, FYI) La variedad moderna de polímeros no tiene este problema, pero cuesta más.
  2. Las tapas de tantalio tienen una ESR más alta que la cerámica, lo que hace que tiendan a generar ruido en los rieles de potencia con cargas pulsadas. Esto está bien como límite máximo en la entrada de un regulador, si el regulador tiene un rechazo de ondulación decente.

Una cosa que debe tener en cuenta es la disminución de la capacitancia efectiva a medida que aumenta el voltaje aplicado. Si tiene un límite de 6.3V y le pone 5V, es posible que esté perdiendo el 80% de su capacitancia efectiva. Para mitigar esto, use una tapa clasificada para al menos el doble del voltaje que le va a poner.

Una pregunta adicional: ¿Es el voltaje de salida de este DAC lo suficientemente estable para una referencia de voltaje? ¿O podría requerir algún tipo de filtro?

Pregunta equivocada. Dado que esta parte usa VDD como referencia de voltaje, realmente debe preguntarse si VDD es lo suficientemente estable como para actuar como referencia de voltaje. No hay suficiente información aquí para responder a esa pregunta.

Gracias por tu respuesta completa. Bueno, suponiendo que la entrada de VDD sea estable, ¿la salida de CDA será tan estable como VDD? ¿O podría generar ruido adicional? ¿Es habitual utilizar algún tipo de filtro pasivo en la salida del CDA como este?
En teoría, debería ser tan estable como VDD. Es probable que haya ruido durante cualquier comunicación I2C. El ruido debe ser la menor de nuestras preocupaciones. Para un voltaje de referencia, la estabilidad de la temperatura es mucho más importante y la mayoría de los reguladores no son muy estables a la temperatura. Este dispositivo no es una buena opción para servir como referencia de voltaje.

Dado que el PSRR de este DAC no está especificado en absoluto, asuma que el PSRR de alta frecuencia es CERO dB; es decir, 10mV de oscilación VDD a 100KHZ se convierte en 10mV de oscilación Vout a 100KHz.

Por lo tanto , debe diseñar la red VDD para una amortiguación rápida.

Si C = 10uF y L = 10nH, la Tau sonante es 1/sqrt(10uF * 10nH) = sqrt(10^13) o sqrt(10 * 10^14) 3,16 * 10 millones de radianes/seg o 5MHz Fring.

Para amortiguar, tenga una serie R de tamaño sqrt(L/C) = sqrt(10nano/10micro) = sqrt(0.001) = 0.031 ohms. Puede ser suficiente la ESR de condensadores o de 60 cuadrados de lámina de PCB.

Suponga que cada ciclo de amortiguación, a 5 MHz o 200 nanosegundos/período, logra una atenuación de 6 dB (Q de 1); esto variará con la sobretemperatura de ESR, por lo que la salida INL o DNL variará con la temperatura.

Para 12 bits, necesita aproximadamente 12 ciclos de amortiguación, por lo tanto, 12 * 200 nS = 1,2 microsegundos por actualización de salida.

Esta red VDD debe estar diseñada.