現在、多くのチップでは、適切な機能のためにVCCとGNDの間に平滑コンデンサが必要です。私のプロジェクトはあらゆる種類の異なる電圧と電流レベルで実行されるので、電源リップルが私の影響を与えないようにするために、a）いくつ、b）どのサイズのコンデンサを使用すべきかについての経験則があるかどうか疑問に思いました回路？
回答:
さらにいくつかの質問を追加する必要があります-（c）使用する誘電体と（d）レイアウトのどこにコンデンサを配置するか
量とサイズはアプリケーションによって異なります。電源コンポーネントの場合、ESR（実効直列抵抗）は重要なコンポーネントです。たとえば、MC33269 LDOデータシートには、0.2Ω〜10ΩのESR推奨事項が記載されています。安定性のために必要なESRの最小量があります。
ほとんどのロジックICおよびオペアンプでは、0.1uFセラミックコンデンサを使用しています。コンデンサのリードからグランドまでの経路が非常に短くなるように、コンデンサをICの非常に近くに配置します。低インピーダンスのパスを提供するために、広範なグランドプレーンと電源プレーンを使用しています。
電源および高電流コンポーネントでは、各アプリケーションが異なります。メーカーの推奨事項に従い、コンデンサをICの非常に近くに配置します。
ボードに入る電源入力のバルクフィルタリングには、通常10uFセラミックX7Rコンデンサを使用します。繰り返しますが、これはアプリケーションによって異なります。
安定性のための最小ESR要件がない場合、または非常に大きな容量値が必要な場合を除き、X7RまたはX5R誘電体を使用します。静電容量は電圧と温度によって異なります。現在、手頃な価格の10uFセラミックコンデンサを入手することは難しくありません。セラミックコンデンサの電圧定格を過剰に指定する必要はありません。定格電圧では、静電容量は許容範囲内です。絶縁破壊以上に電圧を上げない限り、静電容量は失われます。通常、絶縁耐力は定格電圧の2〜3倍です。
Paul Brokawによる「デカップリング、グラウンディング、および変化に対応するためのICアンプユーザーガイド」と呼ばれるグラウンディングとデカップリングに関する非常に優れたアプリケーションノートがあります。
デジタル回路には次の経験則を使用します。
電源ピンの各ペアには、X7Rセラミック100nFコンデンサが必要です。ピンにできるだけ近づける必要があります。電源ラインが最初にコンデンサを通過してからピンに到達する場合が最善ですが、ほとんどの場合これは必要ありません。
ICのコンデンサは、PSUからのリップルとは関係ありません。これらはデカップリングに必要です。つまり、各ICの電源電流の急速な変化に対応します。電源からICへのリード線は比較的長く、ある程度のインダクタンスを持っているため、電流の急激な変化を防ぎます。その後、ICの電源電圧が範囲外になり、ICが誤って誤動作したり、極端な場合には損傷したりする可能性があります。
電圧レギュレータの入力と出力は、特に正しい等価直列抵抗（ESR）値を持つデータシートに従ってコンデンサを取得する必要があります。間違った場合、特に低ドロップアウト電圧レギュレータ（LDO）の場合、レギュレータが発振する可能性があります。
アナログ回路の場合、X7Rは圧電効果が比較的大きいため、適切な材料ではない場合があります。つまり、機械的振動は電圧の変化を引き起こし、逆もまた同様です。C0Gはその点で優れています。この警告は主に信号経路に適用されますが。
コメントで述べたように、おそらく平滑コンデンサではなく、デカップリングコンデンサを意味します。
デカップリングコンデンサの目的は、電源のリップルを取り除くことではなく、グリッチをキャッチすることです。ICは、たとえば数千個のトランジスタが同時にスイッチングする場合など、短時間に多くの追加電流を必要とする場合があります。PCBのトレースのインダクタンスにより、電源がこれをこれほど高速に供給できないことがあります。したがって、デカップリングコンデンサは、これを克服するためにローカルエネルギーバッファーとして使用されます。
つまり、コンデンサの値を計算するのは簡単ではありません。この値は、PCBのトレースのインダクタンスと、電源でICが超過する電流ピークに依存します。ほとんどのエンジニアは、100nF X7Rコンデンサを ICの電源ピンのできるだけ近くに配置します。電源ピンごとに1つのコンデンサ。優れたICピン配置では、各電源ピンの隣にグランドピンがあるため、ループをできるだけ短く保つことができます。
低電力ICの場合、10nFのコンデンサで十分であり、内部インダクタンスが低いため、100nFよりも好ましい場合があります。このため、100nFと並行して10nFもあります。この場合、小さいコンデンサをピンに最も近づける必要があります。
X7R（さらにはY5V）で作られたコンデンサは、容量/電圧に大きく依存しています。これは、ttp：//ds.murata.co.jp/software/simsurfing/en-us/にある優れた村田製品のオンライン特性ブラウザ（Simsurfing）で確認できます。
セラミックコンデンサの電圧依存性は顕著です。X7Rコンデンサが定格電圧で定格容量の30％を超えないのは正常です。たとえば、16V定格の10uF村田コンデンサGRM21BR61C106KE15（0805パッケージ、X5R）は、25Cの温度で12V DCを印加した場合、2.3uFの容量しか与えません。Y5Vはこの点ではるかに悪いです。
10uFに近い容量を得るには、同じ条件下で7.5uFを出力する25V定格のGRM32DR71E106K（1210ケース、X7R）を使用する必要があります。
それ以外のDC電圧（および温度）依存性、実際の「セラミックチップコンデンサ」は、電力デカップリングシャントとして動作する場合、周波数依存性が強い。村田製作所のサイトでは、コンデンサの| Z |、R、Xの周波数依存性グラフを提供しています。これらを参照すると、異なる周波数で「コンデンサ」と呼ばれる部品の実際の性能を確認できます。
実際のセラミックコンデンサは、内部抵抗（Resr）およびインダクタンス（Lesl）と直列に接続された理想的なコンデンサ（C）によってモデル化できます。Cと並列のRアイソレーションもありますが、コンデンサの定格電圧を超えない限り、電力デカップリングアプリケーションにとって重要ではありません。
この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図
したがって、チップセラミックコンデンサは、特定の周波数までしかコンデンサとして機能せず（実際のコンデンサは実際にはシリアルLCの輪郭に対して自己共振します）、それを超えるとインダクタとして機能し始めます。この周波数Fresはsqrt（1 / LC）に等しく、セラミックの組成とコンデンサのジオメトリの両方によって決定されます-一般に、小さなパッケージには高いFresがありますコンデンサが提供できる最小インピーダンスを決定します。通常、ミリオームの範囲です。
実際には、適切なデカップリングのために、3種類のコンデンサを使用します。
集積回路あたり1210または1208パッケージで約10uFの大容量で、10 KHz〜10 MHzをカバーし、10〜15ミリオーム未満の電力線ノイズのシャント。
次に、IC電源ピンごとに2つのコンデンサを配置します.20ミリオームシャントで1MHz〜40MHzをカバーする0806パッケージに100nF、30ミリオームシャントで80MHz〜400MHzをカバーする0603パッケージに1nFです。これは多かれ少なかれ、電力線ノイズを除去するための10KHzから400MHzの範囲をカバーします。
敏感な電源回路（PLLデジタル電源、特にアナログ電源など）には、100Mhzで定格100〜300オームのフェライトビーズ（ここでも村田製作所には特性ブラウザがあります）を使用します。また、敏感な電源回路と通常の電源回路の間でグランドを分離することをお勧めします。したがって、IC電源プランの全体的な概要は次のようになります。ICパッケージごとに10uF C6、各電源ピンごとに1nF / 100nF C4 / C5です。
配線と配置について言えば、電源とグランドは最初にコンデンサに配線されますが、ビアを介して電源とグランドプレーンに接続するコンデンサでのみです。1nFコンデンサはICピンの近くに配置されます。コンデンサは電源ピンのできるだけ近くに配置する必要があり、コンデンサパッドからICパッドまでのトレース長は1mm以内です。
ビアやPCB上の短いトレースでさえも、私たちが扱っている周波数とキャパシタンスに大きなインダクタンスをもたらします。たとえば、厚さ1.5mmのPCBの直径0.5mmのビアは、上層から下層まで1.1nHのインダクタンスを持ちます。1nFコンデンサの場合、Fresはわずか15MHzになります。したがって、ビアを介してコンデンサを接続すると、1nFコンデンサの低Resrが15MHzを超える周波数で使用できなくなります。実際、100MHzでの1.1nHリアクタンスは0.7オームにもなります。
長さ1mm、幅0.2mm、電源プレーンから0.35mmのトレースは、0.4nHの同等のインダクタンスを持ちます。これにより、コンデンサの効率が低下します。たくさんの意味。
大きな電解液を使用して電源を平滑化する場合は、高周波用に小さなセラミックキャップを並列に追加することを忘れないでください。電解キャップは、実際には高周波ではインダクタのように見えます。
あなたが述べたように、負荷の変化によって電流スパイクが発生した場合、回路に平滑コンデンサを配置する必要があります。平滑コンデンサを配置するときは、できる限りICピンの近くに配置してください。47ufから約100ufの値で十分です。
チェックアウト：
http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/How-to-connect-a-voltage-regulator-in-a-circuit
回路でのさまざまなコンデンサの使用法を明確にするための情報について。