Para desacoplar los pines de la fuente de alimentación de un IC, ¿hay alguna razón para usar múltiples capacitancias cuando todos los MLCC tienen el mismo tamaño de paquete?

Su impresión inicial es incorrecta. Así es como se ve la impedancia de varios condensadores en el mismo paquete.

Fuente

Para obtener una impedancia de fuente de alimentación plana suficiente en un ancho de banda amplio, es necesario utilizar una selección de condensadores diferentes.

Puede haber algún pequeño beneficio. Con la herramienta SimSurfing de Murata, hice un gráfico de la curva de impedancia frente a frecuencia para un MLCC de 2,2 uF 0402 (1005 métrico) en comparación con uno de 0,1 uF en el mismo paquete. El límite de 2,2uF se muestra en azul y el de 0,1uF en verde:

Como puede ver, el punto de resonancia es más alto en frecuencia con 0.1uF, como se esperaría de un límite más grande con la misma inductancia parásita, pero, menos esperado, el MLCC más pequeño logra una impedancia ligeramente más baja entre 10 y 40 MHz. , a expensas de una mayor impedancia a frecuencias más bajas, como era de esperar dada la mayor capacidad del límite de 2.2uF.

Entonces, la conclusión es que hay algo en la estructura interna de los MLCC de gran valor que empeora ligeramente su rendimiento de alta frecuencia, pero por debajo del punto de resonancia, parece que no hay beneficio para el MLCC más pequeño en una aplicación de desacoplamiento.

Por supuesto, el capacitor más grande también tendrá un peor rendimiento bajo polarización de CC, pero generalmente los más grandes terminarán teniendo una capacitancia efectiva mayor bajo polarización de CC.

De hecho lo hay. El más obvio es el costo. Los capacitores cerámicos de diferentes valores en la misma HUELLA (no necesariamente en paquete ya que la altura puede variar) no cuestan lo mismo.

Más allá de eso, los capacitores cerámicos tienen diferentes curvas de impedancia (debido a los diferentes parásitos que mencionó) y curvas de polarización de CC para cada combinación de capacitancia, dieléctrico, clasificación de voltaje y tamaño del paquete. Es suficiente para hacer que tu cabeza dé vueltas.

Por lo que he visto, la tendencia es que, en igualdad de condiciones, los paquetes más grandes tienen más inductancia y, por lo tanto, golpean la resonancia a frecuencias más bajas, y que exprimir más capacitancia y/o clasificación de voltaje máximo en un paquete más pequeño degrada el DC- características de sesgo.

Le sugiero que vaya al sitio web SimSurfing de Murata ( https://ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcid=en-us ) y filtre sus capacitores de la serie GRM y solo observe los capacitores X7R (para que no se sienta abrumado y dado que los efectos del dieléctrico son bastante sencillos). Luego compare el "Tech-PDF" de diferentes capacitores donde todos menos uno de los parámetros de voltaje, capacitancia y paquete varían.

También entiendo que poner múltiples capacitores en paralelo aumentará la capacitancia general mientras disminuye los valores parásitos, pero no veo por qué uno usaría capacitancias variables para eso en lugar de usar el mayor valor posible para cada capacitor.

Cuidado... Antirresonancia de múltiples capacitores de desacoplamiento en paralelo: ¿usar el mismo valor o múltiples valores?

La impedancia del condensador depende de la frecuencia de la señal que pasa. Nuestro trabajo hubiera sido más fácil si todas las señales hubieran sido ideales. ¡Pero no lo son! Hay diferentes componentes de frecuencia en cualquier señal. Para filtrar selectivamente las señales no deseadas, necesita diferentes impedancias dependientes de la frecuencia. ¡Por lo tanto, condensadores de diferentes valores!

Mira este video de Dave Jones @EEVBlog https://www.youtube.com/watch?v=BcJ6UdDx1vg Para tener una idea visual del concepto, mira esto https://www.youtube.com/watch?v=1xicZF9glH0