Hay muchas preguntas sobre cómo dimensionar capacitores de desacoplamiento en sistemas digitales, pero no he encontrado la respuesta a mi pregunta específica.
Son unas capacitancias que se suelen poner de forma externa en circuitos con MCUs u otros circuitos digitales entre GND y VDD. Su función principal es la de reducir las fluctuaciones de suministro de energía. Una de estas fluctuaciones es el llamado ground bouncing , que es la caída de la tensión de alimentación sobre la resistencia parásita de la línea de alimentación durante los instantes en los que los transistores absorben más corriente. Puede verse como una caída de VDD o un aumento de VGND, como se muestra en este gráfico .
He visto en algunas hojas de datos (y lo mismo se ha escrito en algunas otras preguntas) que generalmente se eligen con capacitancia de 0.1uF (y seguramente no más de 1uF). Pero no entiendo la razón específica de poner este límite superior. Entiendo que su capacitancia debe ser bastante alta (alta capacitancia = alto efecto de suavizado), pero ¿por qué nos detenemos en 0.1 o 1uF? ¿Por qué no 10uF, 100uF, idealmente F infinito?
Por ejemplo, en alimentación de tensión DC estabilizada, siempre he utilizado (en paralelo, después del puente Graetz y antes del regulador de tensión) un condensador electrolítico de 15.000 uF, y su finalidad era, al menos conceptualmente, similar a la descrita anteriormente.
Inductancia parásita. Las tapas más grandes tienden a venir en paquetes grandes y los paquetes más grandes tienen más inductancia parásita y, por lo tanto, no son efectivos a altas frecuencias.
El factor limitante para el desacoplamiento de bajas frecuencias es la capacitancia, pero el factor limitante para el desacoplamiento de altas frecuencias es la inductancia parásita. Idealmente, es mejor usar el paquete más pequeño posible que pueda obtener, con la mayor cantidad de capacitancia disponible en ese paquete, y luego usar muchos de ellos en paralelo hasta lograr la capacitancia total que necesita para desacoplar esas frecuencias más bajas. Si la inductancia parásita del paquete más pequeño que puede obtener sigue siendo demasiado alta para las altas frecuencias que necesita desacoplar, entonces necesita ir a PCB con capacitancia distribuida incorporada.
SUMA:
Los inductores se parecen un poco a las grandes resistencias a altas frecuencias y a las pequeñas resistencias a bajas frecuencias. La razón principal por la que necesitamos condensadores de desacoplamiento en primer lugar es porque todos los cables y pistas tienen inductancia y los cambios repentinos en la demanda de corriente por la conmutación de circuitos digitales provocan caídas o picos de voltaje a través de estos inductores si la corriente de carga fluye a través de ellos. Esto aparece en los pines de alimentación de los circuitos digitales como picos o caídas de voltaje que interrumpen el correcto funcionamiento del circuito.
De manera similar, la inductancia parásita en un capacitor está en serie con la capacitancia ideal e impide que las altas frecuencias fluyan fácilmente a través de ellos, lo cual es necesario si el capacitor se va a desacoplar correctamente.
Kinka-Byo
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