Domanda:
Perché questa scheda tecnica specifica 12 condensatori da 100 nF?
Will
2020-07-15 10:47:03 UTC
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STM32F446xC Power Scheme

Sto imparando a realizzare il mio primo PCB con un MCU e guardando lo schema di alimentazione, richiede 12 condensatori da 100 nF.La mia domanda è: perché ne hanno 12 invece di 1 x 1uF e 2 x 100nF (vedo che c'è una selezione di valori limitata, ma anche questi sono valori popolari)?Ciò consentirebbe di risparmiare spazio e costi di produzione.Presumo anche che questi siano in parallelo per sommare la capacità, è un'ipotesi sbagliata? Grazie per il tuo aiuto.

EDIT: Grazie per tutti i buoni consigli, dovuti alla richiesta, ecco la scheda tecnica: Scheda dati STM32F446xC

Non è solo la capacità, ma anche l'induttanza della traccia PCB.I condensatori di bypass devono davvero essere vicini all'IC per fare qualcosa di buono, e ognuno dovrebbe avere il proprio percorso verso i pin IC corrispondenti.Dove ci sono fronti di salita / discesa veloci (come segnali digitali veloci), pensare a ciascuna traccia PCB come un resistore e un induttore.
Will - Benvenuto :-) Cordiali saluti, questa è una domanda precedente (con risposta) sullo stesso argomento (condensatori di disaccoppiamento multipli consigliati per MCU): "[Condensatori paralleli identici multipli] (https://electronics.stackexchange.com/q/303201/101852) "
Per il layout PCB, consultare la sezione dei consigli sul layout della scheda tecnica.Il produttore dovrebbe dirti esattamente * dove * appartengono tutti quei condensatori.Questa è la cosa fondamentale.
@Will Potete aggiungere un collegamento a quella scheda tecnica per favore?(In parte perché mi interessa vedere l'originale, in parte perché è buona educazione menzionare la fonte quando citi qualche documento.)
Vedi questa [domanda correlata] (https://electronics.stackexchange.com/q/440825/38335) e le sue risposte.Inoltre, per informazioni generali su questi cappucci, vedere anche [questo] (https://electronics.stackexchange.com/a/105529/38335).
AiligtrzycCMT grazie.
Quattro risposte:
jusaca
2020-07-15 10:57:51 UTC
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Perché il chip ha 12 (forse a seconda del pacchetto) coppie di pin Vdd e Vss.Ogni coppia dovrebbe avere il proprio limite di disaccoppiamento.

enter image description here

Il fatto che anche i pin Vdd e Vss siano disegnati come pile di quadrati suggerisce che non è un pin, ma diversi.Appena sopra ci sono Vcap_1 e Vcap_2, con un doppio quadrato sul pin e "2 x 2.2 uF" accanto al cappuccio.
TonyM
2020-07-15 12:04:11 UTC
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Ciascuno dei tuoi condensatori di disaccoppiamento esiste per fornire corrente quando il carico (il tuo MCU) cambia e richiede più corrente molto rapidamente. L'alimentatore richiede tempo per rispondere a questa richiesta transitoria e aumentare la sua uscita di corrente per impedire la caduta della barra di alimentazione e le connessioni all'alimentatore hanno un'impedenza che rallenta anche la sua risposta al carico. Quindi hai condensatori di disaccoppiamento che forniscono queste correnti transitorie veloci quando necessario quando si verifica la commutazione MCU e si ricaricano durante i tempi di caricamento costanti.

Un condensatore ha un valore di capacità e, tra le altre caratteristiche, un valore di ESR (Equivalent Series Resistance) specificato a una certa frequenza di funzionamento. L'ESR può essere visto come una resistenza in serie con il condensatore.

L'uso di 12 condensatori da 100 nF in parallelo e posti vicini l'uno all'altro invece di 1 condensatore da '1200 nF' darebbe la stessa capacità ma con un ESR inferiore perché tutti i 12 ESR dei condensatori sono in parallelo tra loro. Non fornisce un 12 ° totale dell'ESR di un singolo condensatore, perché le tracce PCB di interconnessione hanno un'impedenza, ma è molto inferiore all'ESR di un singolo condensatore.

Qui, il tuo MCU consiglia di posizionare un condensatore vicino a ciascuno dei molti (12?) pin di alimentazione MCU. Ogni pin di alimentazione ora vede un condensatore vicino con un ESR inferiore, e quindi una risposta di corrente transitoria più veloce, rispetto a un condensatore più grande condiviso tra loro.

Emilio M Bumachar
2020-07-15 19:12:51 UTC
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Da aggiungere alle buone risposte già qui: puoi sostituire più condensatori in parallelo con uno con la somma della loro capacità solo se puoi trascurare la resistenza e l'induttanza dei fili che li collegano.Alle alte frequenze, l'induttanza dei fili in particolare diventa più difficile da trascurare, quindi non puoi farlo.

Giusto, ovviamente.Solo una parola di cautela nel caso qualcuno lo legga nel modo sbagliato per questo caso particolare: nel caso dell'OP non puoi trascurare gli effetti di traccia, e devono essere posizionati direttamente sui pin Vss / Vdd: "12x" è un suggerimento per il layout.
Paul Chapman
2020-07-17 14:44:33 UTC
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Attenzione però ai parassiti R e L dei condensatori. Qui abbiamo 12 X 100n in parallelo con 1X 4.7u Se i condensatori fossero ideali non ci sarebbe bisogno del 12 X 100n

Infatti il 4.7uF avrà una significativa autoinduttanza e quindi avrà un'alta impedenza sopra alcuni MHz, i 100nF sono lì per fornire bassa impedenza fino a frequenze più alte.Un 1200nF sarà peggiore a quelle frequenze. Non è raro mettere un 10nF in parallelo con un 100nF per fornire un buon disaccoppiamento fino alla gamma GHz.I condensatori da 10nF sono disponibili con dielettrici migliori, quindi hanno parassiti inferiori, ma non è possibile inserire molta capacità nello stesso pacchetto di dimensioni.

Inoltre, come altri hanno già detto, tieni la traccia del pin di alimentazione e la massa in corto o il tappo non ha effetto.

Controlla sempre i datasheet; https://www.farnell.com/datasheets/2167237.pdf

Costruire circuiti è sempre un po 'più difficile del semplice schema, ma rappresenta un lavoro interessante.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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