Perché i condensatori devono essere il più vicino possibile al dispositivo?

Solo una semplice domanda: cosa c'è esattamente dietro la necessità di posizionare i condensatori il più vicino possibile ai pin del dispositivo che consuma corrente? È l'induttanza, la resistenza o forse l'impedenza della traccia PCB o del filo che influisce sulla carica elettrica?

È l'induttanza,

sì

resistenza

sì

o forse impedenza della traccia PCB

sì

o filo

sì

che influenza la carica elettrica?

hmm .. influisce sulla corrente elettrica, non tanto sulla carica. La corrente dal condensatore al dispositivo disaccoppiato deve soddisfare il minor "ostacolo" possibile.

I dispositivi possono avere enormi correnti di spunto quando si commuta e senza disaccoppiare questa corrente di spunto, insieme alla resistenza / induttanza del cablaggio può far scendere la tensione di alimentazione al di sotto della tensione minima di alimentazione operativa. Il tappo di disaccoppiamento è lì per prevenire questa situazione. Mantenendo il circuito piccolo, bassa induttanza, bassa resistenza, il condensatore può isolare la corrente di spunto dall'alimentazione effettiva che ha tracce / cavi molto più lunghi e con quell'impedenza maggiore.

Questa è una specifica BS (supponendo che stai parlando di cappucci di bypass per un moderno IC digitale). "Il più vicino possibile" è semplicemente una sciocchezza. Chi definisce "possibile"?

Dovremmo tutti protestare quando vediamo cose del genere in un foglio dati.

Quello che dobbiamo vedere sono i requisiti reali. Come l'impedenza massima da CC a una frequenza massima - o qualcosa del genere (ne ho scritto qui ).

Supponendo che si stiano utilizzando due piani di potenza solida strettamente accoppiati (che è di gran lunga il modo più semplice per fare una discreta distribuzione di energia su un PCB per le parti digitali moderne), la distanza non ha davvero importanza nel caso tipico.

Sorpreso? Questa è in realtà una vecchia notizia. Ben documentato circa 20 anni fa.

Guarda la coppia del piano di potenza strettamente accoppiata come una linea di trasmissione molto ampia (impedenza molto bassa). Ricorda che un condensatore discreto ha una frequenza di risonanza di circa 100 MHz o meno.

Se ricordi la formula per passare dalla larghezza di banda al tempo di salita: BW = 0,35 / t_r è ovvio che un condensatore discreto avrà un "tempo di salita" nell'ordine di 3,5 ns o più. Ciò corrisponde a più di 50 cm su una tavola. La maggior parte delle schede ha dimensioni o dimensioni inferiori, quindi praticamente ovunque sulla scheda andrà bene.

L'induttanza dei piani è praticamente zero rispetto all'induttanza del condensatore e al suo montaggio.

Anche la resistenza di un piano Cu solido è molto bassa, ma qualcosa da considerare non solo per il bypass, ma anche a CC se si utilizzano parti a bassissima tensione (1,2 V come esempio) con un consumo energetico molto elevato (10 A come esempio).

Sentiti libero di dettagliare la tua domanda, se non senti che ho coperto la risposta che stavi cercando? Ne posso parlare per ore. Ma la linea di fondo è:

La distanza NON ha importanza nel caso tipico.

Vale la pena ricordare che in alcune occasioni, la corrente assorbita da una traccia PCB relativamente lunga può far sì che "altri" chip ricevano interferenze, vale a dire che il chip principale che prende le grandi sovratensioni potrebbe essere ancora OK con un limite a una certa distanza ma, altro (eventualmente i circuiti più sensibili) sulle stesse linee elettriche potrebbero non esserlo.

Le emissioni irradiate e condotte possono anche essere un problema quando un condensatore non è posizionato il più vicino possibile al dispositivo che sta subendo le sovratensioni.

C'è anche un lato negativo piccolo / più raro e che si verifica (ad esempio) sui regolatori di tensione quando "rame" che alimenta il chip ha induttanza abbastanza significativa. In situazioni di accensione, l'induttanza di linea e il condensatore molto locale possono formare un circuito sintonizzato risonante e, la tensione attraverso il condensatore può, per un breve istante nel tempo, salire ben al di sopra della tensione massima del dispositivo (nonostante il livelli di tensione di alimentazione normali perfettamente accettabili). Ciò può essere in qualche modo alleviato non avendo il condensatore così vicino o avendo una capacità distribuita in grado di confondere il picco principale di risonanza. È raro come ho detto.