¿Regla de "dos condensadores de derivación/desacoplamiento"?

http://www.ti.com/lit/an/scba007a/scba007a.pdf

Verá que el condensador grande se refiere a un "banco" o condensadores "a granel". Los más pequeños son, por supuesto, también condensadores de "derivación". La idea básica es que, en el mundo real, los parásitos de un capacitor no son ideales. Su condensador de "banco" ayudará con el consumo de energía transitorio (cambios en el cambio de corriente real) pero, debido a problemas del mundo real, si el ruido de RF (EMI) entra en la línea, el condensador de derivación más pequeño permitirá que ese ruido se conecte a tierra antes de que se produzca. llega a su IC. Además, ambos condensadores ayudarán a suprimir los transitorios de conmutación y mejorarán el aislamiento entre circuitos.

Aunque la física es la misma, la terminología se modifica según su función. Los condensadores del "banco" "proporcionan" una pequeña carga adicional (como un banco de carga). Los "bypass" permiten que el ruido pase por alto su IC sin dañar la señal. Los condensadores "suavizados" reducen la ondulación de la fuente de alimentación. Los condensadores de "desacoplamiento" aíslan dos partes de un circuito.

Entonces, en la práctica, coloca un límite de banco junto a un límite de derivación y ahí están sus 10uF y 0.1uF. Pero dos es simplemente arbitrario. ¿Tienes algo de RF en tu placa? También podría necesitar un límite de 1nF.

En esta imagen se puede ver un ejemplo simple de la impedancia del mundo real. Un límite ideal sería simplemente una gran pendiente descendente para siempre. Sin embargo, las gorras más pequeñas son mejores en frecuencias más altas en el mundo real. Entonces, apila DOS (o TRES, o CUALQUIERA) uno al lado del otro para obtener la impedancia total más baja.

Sin embargo, he leído opiniones disidentes sobre esto, diciendo que la resonancia propia entre los dos en realidad crea una ALTA impedancia en ciertas frecuencias y debe evitarse, pero esa es otra pregunta.

Los capacitores reales tienen inductancia y resistencia. El objetivo de un capacitor de derivación es responder rápidamente a los transitorios de corriente para mantener un voltaje estable. La inductancia y la resistencia en serie son contrarias a ese objetivo.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

A medida que aumenta la corriente a través de los capacitores, el voltaje sobre las resistencias aumenta según la ley de Ohm. Esto es contrario al objetivo de mantener un voltaje estable. A medida que cambia la corriente a través del capacitor, también cambia el voltaje a través de los inductores (recuerde:$v=L \frac{di}{dt}$), de nuevo en contra de la portería.

Al poner capacitores en paralelo, las capacitancias se suman. Por lo general, esto es bueno, porque una mayor capacitancia resiste los cambios de voltaje con más fuerza.

Al mismo tiempo, las resistencias o inductancias en paralelo se reducen de manera efectiva. La inductancia efectiva (las resistencias son similares) de este circuito es

Entonces, los condensadores paralelos aumentan las cosas que desea (capacitancia) y disminuyen las cosas que no desea (inductancia, resistencia).

Además, los capacitores de bajo valor, en virtud de su tamaño más pequeño, tienden a tener una inductancia más baja y, por lo tanto, son más adecuados para operar con frecuencias más altas.

Por supuesto, esto solo funciona hasta cierto punto, porque cualquier forma real de conectar capacitores en paralelo agrega inductancia. En algún momento, hay suficiente inductancia agregada por la ruta a un capacitor adicional que no tiene ningún beneficio. Obtener el diseño correcto para minimizar la inductancia es una parte importante del diseño de circuitos de alta frecuencia. Eche un vistazo a todos los condensadores alrededor de una CPU para hacerse una idea. Aquí, puede ver muchos en el centro del zócalo, e incluso hay más en la parte inferior del tablero que no son visibles:

Intentaré ponerlo un poco más simple.

Los límites más pequeños se denominan límites de derivación, pero su objetivo principal es lidiar con picos de alta frecuencia. Deben ser pequeños para descargarse y cargarse rápidamente en respuesta a la frecuencia con la que entran los picos.

Las tapas más grandes se llaman tapas a granel y se ocupan de cambios de corriente más grandes. Principalmente, si coloca una carga enorme en un riel de repente, necesitará tapas más grandes para ayudar a suministrar la nueva carga.

Además de eso, tener dos condensadores también ayuda a reducir su resistencia en serie equivalente (ESR), un atributo variable heredado, y esto se vuelve especialmente importante cuando se fabrican fuentes de alimentación integradas.