왜 디커플링 / 바이 패스 커패시터가 일반 필터와 같이 기능을 수행하기 위해 저항이 필요하지 않은가?
답변:
디커플링 커패시터를 설명하는 방식으로 필터로 생각하지 않습니다. 노이즈의 소스가 전원 공급 장치이고 "감 결합"커패시터가 칩에 도달하기 전에이를 필터링하는 데 도움이되는 RC 필터와 같은 RC 필터와 같습니다.
이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도
그것은 작은 PI 필터처럼 잡음이 칩에 도달하는 것을 막지 못하고, 칩이 잡음을 내지 않도록 도와줍니다. 다시 말해, 칩이하는 일에 따라 다른 주파수에서 전력을 끌어 당겨 트랜지스터를 전환하는 것입니다.
이제 이상적인 세계에서는 칩과 임피던스 사이에 임피던스가없는 이상적인 전원 공급 장치 만 있으면됩니다. 귀하의 칩은 원하는 주파수에서 원하는만큼 많은 전류를 소비 할 수 있으며 내 작업의 일부는 훨씬 쉬워 질 것입니다.)
실제로 기생 성분, 특히 기생 인덕턴스는 주어진 전압 강하로 특정 주파수에서 끌어낼 수있는 전류의 양을 제한합니다. 기생 인덕터의 임피던스는 주파수에 따라 증가하므로 어떤 시점에서는 의미있는 양의 전류를 끌어낼 수 없습니다. 당신의 칩은 아마도 1.8V +/- 0.5 %와 같은 어떤 범위에 있기를 원할 것입니다. 그것은 그 범위에서 기능하도록 설계되고 시간 초과되었습니다. 모든 요구 사항에 적합한 낮은 임피던스 경로를 제공하지 않으면 바람직하지 않은 작동으로 이어질 수있는 범위를 벗어난 전압을 떨어 뜨릴 수 있습니다.
다음은 Altera의 배전 네트워크에 대한 멋진 그림입니다. 여기에는 전압 조정기와 소스 임피던스, 디커플링 캡 및 일부 패키지 기생이 포함됩니다. 
디커플링 캡이없는 보드를 방금 설계하고 설계했다면 전류가 필요할 때마다 칩에서 보드 전체에 걸쳐 매우 높은 임피던스 연결을 거쳐 레귤레이터와 희망적으로 대량으로 연결해야합니다. 커패시터. 저주파에서는 잘 작동하지만, 주파수가 증가함에 따라 기생 인덕턴스가 높아져 사용자와 전원 공급 장치 사이의 임피던스도 증가합니다. 전류의 흐름을 일정하게 유지하지만 저항 (우리의 경우 임피던스)을 높이면 해당 임피던스의 전압 강하도 증가해야합니다. 이를 방지하고 pdn의 임피던스를 낮추기 위해 디커플링 커패시터를 사용합니다. PDN에서는이 전압 리플을
예를 들어 100MHz라고하는 하나의 주파수를 보자. 그런 다음 디커플링을 전혀 사용하지 않고 100MHz에서 1Amp를 그리기로 결정했다고 가정 해 봅시다. 그러나 평면의 인덕턴스를 통한 전원 공급 장치와 칩의 임피던스는 100MHz에서 1 옴입니다. 즉, 해당 임피던스에서 1V의 전압 강하를 얻게됩니다. 1.8V에서 시작하는 전원 공급 장치가 있고 칩이 필요할 때 0.8V로 떨어 졌다면 문제가있을 수 있습니다.
디커플링 캡을 여러 개 추가 한 후에도 동일한 시나리오를 생각해보십시오. 이렇게하면 전력 공급 네트워크의 임피던스가 0.05 옴으로 줄어 듭니다. 이제 동일한 1A 드로우의 경우 훨씬 더 견딜 수있는 50mV의 전압 강하 만 보입니다.
아래 그림에서 위의 간단한 향신료 시뮬레이션을 통해 서로 다른 두 가지 시나리오를 볼 수 있습니다. 녹색은 커패시터가없는 보드의 임피던스이며 파란색은 여러 값 디커플링 커패시터가 추가 된 후입니다.
실제로 여기에서보다 훨씬 더 복잡해집니다. 단순히 100MHz에서 전류를 끌어 오는 것이 아니라 다양한 주파수 범위에서 칩 공급 업체의 정보를 모르는 경우가 많습니다. 대신 다양한 예상 값을 디자인합니다. 알테라 는이 논문을 좀 더 자세하게 설명 할 수있는 좋은 논문을 가지고 있으며, 그 책에는 많은 책이 있습니다.
희망적으로 그것은 다소 도움이되기를 바랍니다. 위에서 볼 때 커패시터에 더 많은 임피던스를 추가하면 효율이 떨어질 것입니다 (댐핑에 대한 논쟁이 있습니다 ...). 실제로 Altera 그림을 자세히 보면 실제 커패시터 및 마운팅의 일부인 기생 인덕터 및 저항을 볼 수 있습니다. 디커플링이 실제로 중요해지기 시작한 고속 보드를 설계하는 사람들은 레이아웃에서 보드를 최소화하고 기생 값이 가장 낮은 구성 요소를 선택하는 데 많은 시간을 소비합니다.
당신은 기본적으로 정확합니다. 디커플링 커패시터가 필요하기 때문에
- 전원에서 소비 칩까지의 흔적은 인덕터처럼 동작합니다.
- 전원 자체는 무한히 빠르지 않으며, 소형 직렬 인덕터가있는 이상적인 전원처럼 동작합니다.
디커플링 커패시터 및 이들 인덕턴스는 저역 통과 / 고 차단 필터를 형성한다. 또는 다른 방식으로 말하자면 소비 칩이받는 전압을 안정화시킵니다.
실제로 직렬 저항 자체가 0 인 완벽한 시스템을 살펴 보았습니다. 따라서 dc 전압은 전달되지 않지만 ac 전압은 완벽하게 전송됩니다 (단락처럼). 주파수를 계산하는 표준 필터와 다르며 소스의 dc 부분에서 시스템을 분리하는 것에 관한 것입니다. 그리고 일반적인 고역 통과 필터에서는 직렬이 아닌 접지에 연결되는 저항이 있습니다.
이는 특정 주파수를 필터링하는 데 사용되지 않으며 신호 (ac 부분) 만 전송하는 데 사용됩니다. 그것이 디커플링 커패시터라고 불리는 이유입니다.