Come scegliere i condensatori di disaccoppiamento
Un circuito integrato, noto anche come IC, è composto da transistor microscopici che agiscono come interruttori elettronici. Ogni volta che uno di quegli interruttori opera, l'IC assorbe corrente dall'alimentatore del circuito. Quell'assorbimento di corrente causa "picchi" o "ondulazioni" nella tensione complessiva del circuito, simile a un picco di tensione nell'impianto elettrico domestico. Quei picchi/ondulazioni sono chiamati "rumore" e possono influenzare i circuiti digitali e il funzionamento degli IC. Per garantire un funzionamento senza errori, i condensatori sono usati per livellare qualsiasi ondulazione di tensione. Quando usati per questo scopo, sono chiamati condensatori di disaccoppiamento o bypass. Sia l'alimentatore del circuito che certi IC possono richiedere condensatori di disaccoppiamento. Il modo migliore per scegliere questi condensatori è usare il datasheet del produttore come riferimento.
Occorrente
- Datasheet regolatore di tensione LM7805
- Datasheet potenziometro digitale AD7376
Istruzioni
Controllo del rumore in una sorgente di alimentazione
Ottenere il datasheet per la sorgente di alimentazione del circuito. Spesso, un regolatore di tensione come l'LM7805 a cinque volt è usato in circuiti digitali. Per questo esempio, useremo il datasheet "LM340/LM78XX..." di National Semiconductor.
Individuare la sezione del datasheet LM7805 intitolata "Typical Applications". Riferirsi al diagramma etichettato "Fixed Output Regulator". Per il regolatore LM7805, il datasheet suggerisce l'uso di due condensatori, C1 e C2. Nei datasheet e schemi, i condensatori sono simboleggiati da due linee orizzontali ed etichettati con "C" e un numero.
Indicare il tipo di condensatore suggerito per C1 e C2. Sul datasheet LM7805, la seconda nota sotto il diagramma "Fixed Output Regulator" suggerisce un condensatore ceramico a disco per C2. Un condensatore ceramico a disco può anche essere usato per C1. I condensatori ceramici a disco sono efficaci per controllare il rumore in sorgenti di alimentazione/regolatori perché hanno un basso ESR, o Resistenza Serie Equivalente. Il basso ESR è una qualità da cercare in condensatori di disaccoppiamento/bypass.
Individuare eventuali indicazioni di polarità per C1 e C2. Sul datasheet LM7805 non ci sono indicazioni di polarità per C1 e C2. Se un condensatore è polarizzato, avrà un "+" accanto a un lato del simbolo del condensatore. Inoltre, un lato del simbolo del condensatore può essere curvo, che designa il lato negativo o "-". Un condensatore polarizzato deve essere collegato in un modo specifico, come una batteria. Le indicazioni di polarità significano anche che il produttore vuole che usiate un condensatore elettrolitico o al tantalio.
Convertire i valori di C1 e C2 in codici condensatore. Usare un riferimento di codice come "Capacitor Code Information" nella sezione "Risorse". Il datasheet LM7805 elenca .22uF per C1 e .1uF per C2. Il codice condensatore a tre cifre per C1 è 224 e il codice per C2 è 104. La maggior parte dei condensatori tipo disco usano un codice a tre cifre per il valore, che è stampato sulla superficie del condensatore. Convertire il valore del condensatore nel codice corretto è essenziale.
Esaminare la dimensione delle connessioni per C1 e C2. Un lato di C1 è connesso al pin di ingresso LM7805 e l'altro lato di C1 è connesso al pin gnd LM7805. Un lato di C2 è connesso al pin di uscita LM7805 e l'altro lato di C2 è connesso al pin gnd LM7805. Tipicamente, l'LM7805 è un componente through-hole (ha pin/gambe). Un condensatore a disco through-hole è una buona corrispondenza e può accomodare la lunghezza delle connessioni richieste.
Calcolare i requisiti spaziali complessivi per il condensatore. Questo può dettare lo stile di package (through-hole o surface-mount) del condensatore. In generale, un condensatore di disaccoppiamento/bypass è più efficace quando è posizionato vicino all'alimentatore e i terminali/gambe del condensatore sono mantenuti il più corti possibile. Ancora, condensatori ceramici a disco through-hole sono una corrispondenza appropriata per l'LM7805.
Verificare le tensioni massime nominali per C1 e C2. È importante scegliere un condensatore con una tensione nominale superiore al livello di tensione più alto del circuito. Le tensioni nominali dei condensatori ceramici a disco sono stampate sul condensatore o elencate sulla scheda specifiche del produttore. Per il circuito 5V LM7805, una tensione nominale sicura è 25V. La maggior parte dei condensatori ceramici a disco sono in realtà classificati a 50V o superiore.
Controllo del rumore in un IC
Ottenere il datasheet del produttore per l'IC. Il datasheet di Analog Devices per il potenziometro digitale AD7376 sarà usato per questo esempio. Il datasheet è spesso la migliore fonte per informazioni sui condensatori perché di solito spiega come usare l'IC in un circuito.
Individuare la sezione del datasheet AD7376 intitolata "Layout And Power Supply Biasing". Quattro condensatori bypass (C1, C2, C3 e C4) sono raffigurati nel diagramma.
Individuare i suggerimenti per il tipo di condensatore. Il datasheet AD7376 afferma che condensatori al tantalio o elettrolitici dovrebbero essere usati per C3 e C4. Il tantalio è la scelta migliore per la soppressione del rumore a causa della classificazione basso-ESR. C2 e C1 non sono specificati, ma condensatori ceramici a disco basso-ESR sono ideali.
Individuare eventuali indicazioni di polarità per i condensatori. Il datasheet AD7376 ha un "+" su un lato di C3 e C4. Gli altri due condensatori, C1 e C2, non hanno indicazioni di polarità. C3 e C4 sono condensatori al tantalio, che sono sensibili alla polarità. C1 e C2 sono ceramici a disco, che non sono polarizzati.
Esaminare la dimensione delle connessioni dei condensatori. Per Vdd e gnd, il lato positivo di C3 è connesso a Vdd e il lato negativo di C3 è connesso a gnd o terra. Un lato di C1 è connesso a Vdd e l'altro lato di C1 è connesso a gnd. Poiché l'AD7376 è un piccolo IC e i pin sono strettamente spaziati, condensatori ceramici e al tantalio surface-mount possono essere usati. I surface-mount hanno terminali piatti invece di pin/gambe.
Calcolare i requisiti spaziali complessivi per i condensatori. Il datasheet AD7376 afferma che una connessione remota al pin gnd è desiderabile. Ciò significa che la connessione gnd dei condensatori sarà un filo o traccia di circuito che viaggia una breve distanza al pin gnd del chip AD7376. Poiché il percorso di circuito più piccolo e le connessioni più corte sono più efficaci, i condensatori surface-mount sono la scelta migliore per l'AD7376.
Convertire i valori di C3 e C4 in codici condensatore. Sono elencati come 10uF ma il datasheet afferma che possono essere tra 1uF e 10uF. Su un condensatore al tantalio surface-mount, il codice stampato per 10uF sarà 106.
Convertire i valori di C1 e C2 in codici condensatore. Sono entrambi elencati come .1uF. I condensatori ceramici avranno un codice a tre cifre stampato sulla superficie. Per entrambi C1 e C2, il codice stampato sarà "104".
Verificare le tensioni nominali per i condensatori. Ancora, assicuratevi che la tensione nominale sia superiore alla tensione massima del circuito. La tensione nominale è stampata sul condensatore o elencata sulla scheda specifiche del produttore.