아날로그 IC (예 : LM339, LM324…)에 디커플링 캡이 필요합니까?


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디지털 로직을 위해 종종 100n ~ 1µF 디커플링 캡이 IC 공급 라인에 배치됩니다.

아날로그 회로의 경우 환경이 마이크로 컨트롤러 및 디지털 로직과 공유 될 때 디커플링 캡이 필요합니까?

나는 그것들을 배치하지 않았으며 아무런 문제가 없었지만, 아직 생산물을 만들지 않았으므로 많은 경험이 없었습니다.

답변:


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FCC를 통과해야하는 생산을위한 혼합 신호 환경에서, 예

보다 구체적으로, 필요한 것은 현재 사용량, 존재할 주파수를 확인하고 전원 공급 장치 커패시턴스가 공급 장치의 주파수를 최소화하기 위해 필요한 전체 전원 공급 장치 커패시턴스를 결정하는 것입니다. 그렇지 않으면 급격한 EMI 문제가 될 수있는 전원 공급 장치에서 신호음이 울립니다.

전원 및 접지면이 있다고 가정하면 PCB 스택에서 약간의 커패시턴스를 얻을 수 있습니다. 그런 다음 일반적으로 목표를 달성하기 위해 필요한 커패시턴스와 커패시터 크기가 나타납니다.

예를 들어 다음과 같은 것을 생각해 낼 수 있습니다.

  • 30 0.1uF 0603 최대
  • 리드 인덕턴스를 피하기위한 30 10nF 0402
  • 5 10uF 탄탈륨

그런 다음 논리적으로 뿌립니다. 전원 핀당 1 0.1uF 및 10nF 주요 IC 당 1 개 또는 더 작은 전류 / 아날로그 IC 섹션 근처

혼합 신호 설계를 사용하면 신호가 저주파 아날로그이기 때문에 여전히 EMI 위협으로 취급해야한다는 점을 항상 기억해야합니다. 격리가 얼마나 놀라운 지에 상관없이 해당 시스템의 나머지 시스템에서 일시적인 신호가 발생합니다.

여기서도 고속에 대해서만 이야기하는 것은 아닙니다. 25Mhz 클럭을 가진 시스템에서 이러한 문제가 발생하기 쉬우 며 FCC가 비참하게 실패합니다 (신뢰합니다 : 0)


내가 추가 할 두 가지. 1) PCB에 0402를 맞출 수 없으면이 수준의 바이 패스를 건너 뛸 수 있습니다. 일반적으로 인덕턴스에 대한 편집증이 없다면 일반적으로 "주어진 패키지 크기에 제공 할 수있는 가장 큰 정전 용량을 사용하십시오"입니다.
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doh. 2) 전원 입력 캡으로 사용될 때 탄탈 캡에주의하십시오. 그들은 서지 전류를 좋아하지 않습니다.
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첫 번째 포인트는 EMI / 노이즈 리플을 줄이기 위해 바이 패스 할 수 없습니다. 가장 큰 캡을 부착하는 대신 전원 핀에 기대할 수있는 리플 주파수를 확인하고 해당 주파수에서 임피던스가 최소 인 커패시터를 선택해야합니다. 이것은 변증법, 패키지, 구성 및 정전 용량에 따라 다릅니다. 25Mhz 시스템 시계를 다루는 경우 위험 주파수는 25,75,125,175,225입니다. 0.1uf는 일반적으로 로우 엔드를 커버하도록 선택되며 10nF는 일반적으로 80-300mhz 정도에서 효과적입니다.
Mark

내가 접근하는 방법은 크기와 주파수 응답 모두에서 디커플링 요구를 식별하는 것입니다. 따라서 0에서 250mhz까지 커버리지가 필요하다는 것을 알고 있다고 가정하면 접지 그룹 임피던스가 항상 <0.1ohm이되는 캡 그룹을 선택합니다. X7R 변증법과 함께 표준 MLCC를 사용하면 0.1uF와 10nF가 ~ 4Mhz에서 250Mhz까지 잘 커버 할 수 있습니다. <20khz의 오디오 범위로 내려 가면 세라믹의 ESR이 약간 조용해 지므로 탄탈륨이든 알루미늄이든 전해액을 사용하는 것이 유리합니다. 따라서 이들은 저주파 벌크 바이 패스에 사용됩니다.
Mark

그런 다음 다양한 전원 공급 장치의 전류 소모량을 기준으로 얼마나 많은 정전 용량이 필요한지 알아냅니다. 전류 소모량을 알고 있으면 표시된 저항을 알고 원하는 리플 감소에 필요한 커패시턴스를 계산할 수 있습니다.
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이것은 실제로 사용중인 IC에 따라 다릅니다. 일반적으로 아날로그 장치의 대역폭이 높을수록 전원 공급 장치 디커플링이 더 중요해집니다. 대부분의 다른 장치에 대한 데이터 시트는 필요한 것을 표시합니다. 올바르게 우회하지 않으면 고속 증폭기 또는 비교기가 발진 할 수 있습니다.


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비교기 및 연산 증폭기와 같은 아날로그 IC는 특히 히스테리시스 스위치로 사용되는 경우 디커플링이 필요합니다. 디커플링이 양호하지 않고 전원에 약간의 HF 노이즈가있는 경우 매우 이상한 동작 (상태 사이에서 튀는 현상이 발생 함)을 볼 수 있습니다.

아날로그 스위칭 전원 배경에서 온 것-op-amp 또는 비교기가 내가 생각하는 바를 수행하지 않는 것으로 의심되면 항상 확인하는 첫 두 가지 사항은 (1) 디커플링 커패시터가 있고 (2) 있는 경우 레이아웃에서 전기적 위치가 양호합니까?


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연산 증폭기에서 디커플링 커패시터를 고려해야 할 또 다른 요점은 레일 간이 아니라 레일에서 접지로 이동해야한다는 것입니다. 예를 들어 +/- 5V 레일이있는 연산 증폭기는 각 레일에서 접지까지 커패시터를 하나씩 사용해야합니다. 이를 통해 연산 증폭기의 전원 공급 장치가 올바르게 분리됩니다.

예를 들어 피드백 저항을 가로 지르는 작은 커패시터는 잡음과 진동이없는 시뮬레이터에서 실제 PCB로 연산 증폭기 회로를 전환하는 데 도움이됩니다.


두 레일을 가로 지르는 것 외에도 레일 투 접지 캡이있는 회로를 보았습니다. 레일을 가로 질러 놓으면 어떤 이점이 있습니까?
Thomas O

두 레일을 가로 질러 놓는 이점이 없습니다. 레일에서 접지면으로의 노이즈 경로를 제공하므로 0V 전위 소스이므로 레일과 접지를 유지하는 것이 가장 좋습니다.
smashtastic

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보통 나는 안 갔다 . 디커플링 커패시터가 디지털 회로에 중요한 이유는 상태를 전환 할 때 고전류를 사용할 수 있기 때문이다. 그러면 커패시터는 전류 루프의 크기를 줄이고 소스로부터의 인출을 줄입니다. 아날로그 회로의 경우 문제가되지 않을 수도 있지만, 문제가되는 이유는 공급 잡음으로 인해 아날로그 회로가 나쁜 결과를 생성하기 때문입니다. 따라서 민감한 아날로그 회로는 자체 공급 장치로 분리되어 커패시터와 인덕터를 사용하여 원활하게 처리 할 수 ​​있습니다.

그러나 나는 또한 경험이 많지 않으므로 더 나은 답변을 곧 기대할 것입니다.

편집 : 실제로 더 나은 답변이있었습니다. opamp, 특히 비교기를 분리하십시오. 나는 무언가를 배웠습니다!


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답변에 감사드립니다. LM339와 같은 장치는 빠르게 변경 될 수 있으며 현재 소비량은 다를 수 있습니다. 어떤 상황에서는 분리가 필요할까요?
Thomas O

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아, 비교기. 그때 나는 커패시터를 포함하여 기울고있을 것이다. 그들은 아프지 않아야합니다.
Yann Vernier
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