Perla de ferrita para IC digital de alta velocidad

Aunque he visto numerosas recomendaciones para el uso de FB en los rieles de fuente de alimentación de circuitos analógicos sensibles al ruido, las opiniones con respecto a su uso con circuitos digitales de alta velocidad son contradictorias. Por ejemplo, este enlace de TI desaconseja su uso afirmando que bloquean la fuente de alimentación durante el consumo máximo de corriente. Luego desacreditan el uso de condensadores de derivación como solución a este problema:

[L]a impedancia, incluso de los mejores condensadores, es demasiado alta, por encima de los 200 MHz, para suministrar suficiente potencia máxima al procesador.

Sin embargo, si no puede usar perlas de ferrita en este contexto y los capacitores de derivación son igualmente inadecuados para filtrar el ruido en la frecuencia de reloj, ¿cómo evita que el ruido del IC vuelva a ingresar a la fuente de alimentación? Me imagino que los reguladores lineales también serían insuficientes aquí, ya que tienden a tener un PSRR deficiente por encima de unos pocos cientos de kHz (y los buenos que he visto no hacen mucho por encima de unos pocos MHz). Aunque sé que PSRR se ocupa de evitar que el ruido del voltaje de entrada llegue a la salida, no sé si también se ocupa de la dirección inversa. ¿Lo hace? ¿Hay otra métrica para esto?

¿Puedo usar perlas de ferrita y tapas de derivación para circuitos integrados digitales de alta velocidad y, de no ser así, qué usaría? Si no son adecuados para la lógica digital de alta velocidad, ¿puedo usarlos sin problema para circuitos integrados digitales de menor velocidad, digamos por debajo de 100 MHz más o menos?

Con respecto a qué más usar: la capacitancia entre la tierra y los planos de potencia puede ser bastante sustancial y de baja impedancia en placas multicapa, y ayuda con el desvío de alta velocidad.

Respuestas (2)

Las perlas de ferrita utilizadas para aislar las redes locales de suministro de energía tienen dos efectos:

  1. Evite que el ruido de la red de alimentación principal llegue al chip aislado.

  2. Evite que el ruido generado por el chip aislado llegue a la red de alimentación principal.

Como el enlace que proporcionó, y el artículo de Howard Johnson vinculado desde allí, digamos, si se desea el primer efecto, es probable que aislar diferentes chips con ferritas sea contraproducente en general.

Recomiendo usar ferritas principalmente cuando se desea el segundo efecto. Por ejemplo, tiene un procesador de alta velocidad en la misma placa que un circuito analógico sensible. Utilice una ferrita para aislar la fuente de alimentación del procesador de modo que su ruido de conmutación simultánea (SSN) no afecte la sensibilidad del circuito analógico.

En este caso, la ferrita de hecho aumentará el ruido visto por el procesador. Si el ruido no es excesivo, es posible que esto no tenga ningún impacto en el rendimiento del procesador. Si es necesario, puede usar varios capacitores de derivación en paralelo, capacitores de geometría inversa, etc. para lograr una menor impedancia entre la alimentación y la tierra y mitigar los efectos negativos de aislar el suministro.

En caso de que el circuito analógico no produzca una SSN sustancial por sí mismo, también puede ser útil aislar el circuito analógico detrás de una ferrita. Esto es esencialmente lo que se describe en la sección "Cuándo usarlos" del artículo de TI.

En caso de duda, debe usar un simulador para diseñar su red de derivación y desacoplamiento de energía, teniendo cuidado de incluir todos los efectos parásitos importantes de sus capacitores y ferritas. Desea diseñar la red para que tenga una baja impedancia cuando la impulse una fuente de corriente en lugar de cualquiera de los chips que producen SSN; y tener una baja impedancia de transferencia desde cualquier chip productor de SSN al suministro de cualquier circuito sensible.

No es una contradicción, pero necesita que la perla RL de mayor impedancia sea desviada por la C de menor impedancia para obtener la atenuación y el desacoplamiento de las sobrecorrientes del suministro que proporcionará la C.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Dependiendo de qué tan ruidoso sea su suministro en la corriente de carga y la elección de los planos de alimentación y los planos de tierra, es posible que desee desacoplar las corrientes compartidas analógicas y digitales sensibles, pero desacoplar el ruido de RF mediante filtros RLC utilizando ferrita cuidadosamente seleccionada.

Esto no solo reducirá la ondulación en ambos, sino que también reducirá el área de bucle del ruido radiado por EMI de corriente de HF.

Las perlas de ferrita están disponibles en una amplia gama. Calculé de 10 a 1k y luego busqué Digikey y vi de 2 ohmios a 2,7k ohmios a 100 MHz y también clasifiqué a otros f.

El filtrado, la inmunidad, la diafonía, las fugas, la radiación y la conducción tienen que ver con las relaciones de impedancia de cualquier cosa (f) significativa ... Serie Z (f): derivación Z (f).