¿Por qué no hay condensadores de desacoplamiento en IC analógico?

Los condensadores de desacoplamiento se utilizan en circuitos digitales para suprimir el ruido de alta frecuencia generado en la línea de suministro (Vcc o Vdd) como resultado de la rápida conmutación dentro del chip. Las señales que están cambiando suelen ser ondas cuadradas, que generan muchos armónicos.

Estos condensadores cumplen funciones dobles: proporcionan una pequeña reserva de energía para suprimir los picos de voltaje dentro de un circuito integrado y ayudan a suprimir cualquier pico de voltaje en la línea de suministro fuera del chip para que no entre.

Los circuitos analógicos, por otro lado, generalmente no cambian tan rápido como lo hacen los circuitos integrados digitales, e incluso cuando lo hacen, las señales generalmente no son ondas cuadradas, por lo que no tienen tantos armónicos. Aún así, se recomienda colocar circuitos integrados de desacoplamiento en todos los chips analógicos como los amplificadores operacionales. Son especialmente necesarios para los dispositivos analógicos que tienen una baja relación de rechazo de la fuente de alimentación (PSSR) para evitar que las fluctuaciones de la fuente de alimentación afecten la salida.

En cualquier caso, las tapas de desacoplamiento casi nunca se encuentran dentro de los circuitos integrados; como han señalado otros, generalmente son componentes separados colocados junto a un chip entre los pines de alimentación y tierra. A menudo se utilizan valores de 100 nf (0,1 µF) y 10 nf (0,01 µF).

Las tapas de desacoplamiento son necesarias no solo para hacer que su circuito se comporte de manera más confiable, sino también para reducir las emisiones y permitirle pasar la certificación FCC.

Como muchas personas podrían y han señalado, los condensadores son grandes. Si se deja fuera del chip, hace que el diseño de circuitos integrados sea más fácil de administrar. Esto significa que los necesitamos fuera del IC. Sin embargo, no significa que necesitemos un paquete de capacitores en la superficie. Al mantenerlos fuera del paquete, hemos permitido que los especialistas en diseño se vuelvan creativos.

Los especialistas en diseño a veces crearán capas con un área de superficie dada, distancia entre ellas, material, etc. para crear una capacitancia entre ellas. A continuación, puede utilizar las capas internas como un condensador. Esto significa que al mantenerlos en el exterior del circuito integrado podemos dar a los diseñadores más flexibilidad. Pueden optar por colocar las tapas al lado de la pieza, un poco más alejadas, en el lado opuesto del tablero, como capas internas (lo que nos dé mejores resultados). Esto es algo bueno en el mundo del IDH cada vez más reducido.

Las tapas muy grandes se colocan fuera del chip, sin embargo, generalmente es una buena práctica cuando hace el diseño de IC, usar cualquier área libre y llenarla con una tapa de desacoplamiento, en algún momento el diseñador ya tendrá esas tapas en el esquema pero no necesariamente, esto ayudará no solo con el rendimiento del amplificador/bloque, sino también con otros requisitos del proceso, como la densidad del metal/poli. Tampoco es inusual en la parte de RF ver que el término de diseño especifica una tapa de desacoplamiento mínima que se debe insertar; como muchos dijeron, esto tiene un costo en términos de área, que en realidad conduce a la creación de una tapa MOM que se puede colocar sobre el circuito.

Creo que la razón más obvia es que el circuito que se muestra (con un amplificador diferencial en su entrada) está destinado a funcionar para frecuencias muy bajas hasta CC. Dicho amplificador de CC no debe contener ningún condensador de acoplamiento porque debe permitir una retroalimentación negativa de CC.