Perché dovresti impilare un resistore e un condensatore uno sopra l'altro?


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Ho ereditato un amplificatore di carica / circuito di modellatura dal mio predecessore. Quando voleva realizzare un filtro passa-basso con conversione corrente-tensione, aveva un circuito standard come:

schematico

simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab

Avrebbe creato un'unica impronta per R9 e C11 e li avrebbe saldati uno sopra l'altro in questo modo:

PCB con componenti di feedback in pila

Quali ragioni avrebbe potuto avere per progettare il circuito in questo modo? Non ho visto questa particolare tecnica da nessun'altra parte. A mio avviso, sembra problematico, sia dal punto di vista dell'assemblaggio che per ridurre al minimo il percorso di feedback del condensatore. Per quello che vale, il circuito è pensato per gestire impulsi estremamente corti (~ 4ns).


Modifica: grazie per i commenti perspicaci! L'idea alla base di questo circuito è, infatti, di ampliare gli impulsi generati, in questo caso, da un diodo PIN . Il condensatore è COG +/- 10%.

Per ampliare la mia confusione riguardo a questo circuito, sono d'accordo sul fatto che i parassiti vengono cambiati impilando. Ma avrei dovuto menzionare che il condensatore e la resistenza sono entrambi 0603 (se non fosse chiaro dall'immagine). Avrei pensato che se il progettista fosse preoccupato per i parassiti, il suo primo passo sarebbe stato quello di ridurre le dimensioni dei componenti.

Sto correggendo alcuni altri problemi con la scheda e volevo assicurarmi che non mi mancasse qualcosa di critico in questo settore dello stacking. Grazie ancora per le informazioni utili.


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Questo è certamente un modo per affrontare l'induttanza vagante ...
Ignacio Vazquez-Abrams,

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Il circuito ha una frequenza d'angolo di 40 kHz. Non penso che l'induttanza vagante sia un problema qui. Tuttavia, data la capacità progettata a 4 pF, ridurre al minimo la capacità parassita potrebbe essere ciò che si intende. Osserverei anche attentamente le caratteristiche del layout come ritagli di terra sotto queste parti e i cavi che si collegano ad esse.
The Photon,

5
@EugeneSh., Tranne per il fatto che la serigrafia ha entrambi i designatori.
The Photon,

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Il primo problema è che OPA846 non è stabile con guadagni inferiori a 7, quindi senza i dettagli della "cosiddetta" fonte attuale questa domanda mi sembra morta. Più probabilmente l'ingegnere ha "imparato" questo trucco da un progetto che lo ha utilizzato per un motivo diverso.
Andy aka

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@Seth - quel fotodiodo ha un'autosufficienza di 3000 pF e questo significa che l'ingegnere che ha progettato il circuito non ha idea di quello che sta facendo - che il valore di 4 pF sarà sbagliato e il circuito soffrirà di valori di rumore davvero cattivi. Il 4 pF dovrebbe essere molto più alto e la necessità di averlo sopra il resistore è ora negata. Se il fotodiodo fosse forse ~ 40 pF, allora sì, potrebbe esserci un motivo, ma non quando è 3000 pF !!!
Andy aka

Risposte:


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Dimentica i 40kHz - questo tipo di circuito piace davvero oscillare ad altissima frequenza - la resistenza di feedback è quasi aperta (1M) ad alte frequenze rispetto a pochi pF e l'amplificatore ha un prodotto con larghezza di banda di guadagno di 1,75 GHz . È simile a un amplificatore di transimpedenza del fotodiodo in questo senso. Ancora più importante, si stanno misurando ingressi con contenuti ad altissima frequenza.

Mi sembra che voglia minimizzare e controllare il valore della capacità parassita sull'ingresso invertito e attraverso il limite di 4pF. Alle alte frequenze (come implicito dagli impulsi 4ns e dal roll-off dell'amplificatore) questa è fondamentalmente una tensione di uscita del circuito capacitivo che è la corrente di ingresso integrata nel tempo divisa per ~ 4pF. Il condensatore di feedback (integrato) 4pF (e la capacità di ingresso dell'amplificatore) non sono molto più grandi della capacità parassita di tracce e pad. Anche la stessa resistenza aggiunge forse l'1% alla capacità (supponendo 0603).

Naturalmente questo genere di cose a volte si presenta come un "miglioramento del campo" (ad esempio un amplificatore oscilla quindi un cappuccio è bloccato sopra i resistori di retroazione) ma in questo caso era chiaramente intenzionale.


Hai ragione nel dare per scontato che questo circuito funga da amplificatore di transimpedenza e che i componenti siano 0603. La mia attuale idea è che questo sia superfluo in quanto il condensatore è +/- 10% e aggiungiamo solo l'1% a causa di 0603 derivazioni. Immagino che potremmo ridurlo ulteriormente sostituendo 0402 (o anche 0201, data la bassa dissipazione di potenza) o immagineresti un vantaggio residuo?
Seth,

Le tracce e i pad avrebbero probabilmente molta più capacità rispetto alla piccola capacità end-to-end di uno 0603, ma sospetto che i benefici siano in effetti marginali.
Spehro Pefhany,

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Come ha detto @ IgnacioVazquez-Abrams, questo è un metodo comune per ridurre l'induttanza vagante che potrebbe portare a oscillazioni indesiderate. In realtà ho visto questo metodo usato abbastanza spesso, specialmente nei circuiti più sensibili all'eccessiva induttanza e alle oscillazioni. In poche parole, migliora le prestazioni del filtro.

Nei circuiti più lenti in cui l'induttanza parassita potrebbe non rappresentare un problema, questo metodo potrebbe essere comunque utilizzato per risparmiare spazio sul PCB in progetti ad alta densità.

Certamente non è l'ideale per la produzione poiché dubito che le macchine pick & place siano progettate proprio per questo. Immagino che questo dovrebbe essere fatto a mano, il che aumenterebbe i tempi e i costi.

Anche se non è il caso nel tuo esempio particolare, questo metodo può essere utilizzato anche per tagliare i valori di resistenza / capacità. Se la resistenza è un po 'troppo alta, si potrebbe mettere sopra un'altra resistenza per ridurre la resistenza equivalente. Allo stesso modo, mettere un condensatore sopra un altro condensatore aumenterà la capacità.


Questa costruzione ha senso in un filtro con una frequenza d'angolo di 40 kHz?
The Photon,

Hmm, forse era solo per risparmiare spazio. Ho modificato la mia risposta.
DerStrom8,

È perché per qualche motivo usano 4pF e ne hanno bisogno per essere abbastanza precisi. Altrimenti la larghezza di banda varierà mich
Gregory Kornblum il

Ho visto condensatori smd raddoppiati nei circuiti RF come procedura standard. Il lavoro per aggiungere manualmente uno sopra l'altro è piccolo. Li ho tenuti in posizione con uno stecchino. Tack saldare un'estremità, quindi l'altra, quindi aggiungere saldare entrambi i lati per una connessione forte. La saldatura nella foto sembra molto lucida come la saldatura stagno / piombo.
Sparky256,

1
@ Sparky256 Non sto dicendo che è difficile da fare a mano, sto solo dicendo che il fatto che deve essere fatto a mano aumenta i tempi e i costi richiesti per il processo di assemblaggio.
DerStrom8,
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