0402 0.1μFセラミックコンデンサの隣にある0402 0.01μFセラミックコンデンサには、電源デカップリングの利点がありますか?


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私はいつも、並列に小さなコンデンサを使用する点が大きなコンデンサよりも高い周波数で低インピーダンスを提供することでしたことを理解するので「普通」高容量コンデンサは、より大きなパッケージを持っていたので、寄生インダクタンスが一定の周波数とアップから彼らの静電容量を否定しました。

ただし、両方のキャップのパッケージが同じ場合(この場合は0402)、何の利点もありませんか?


ESRもこれと関係がありますが、私は誰かがあなたのために良質の答えを書いて、眠りにつくようにします。
Kortuk

回答:


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これは少し物議を醸す主題です。一部の人々は、共振を超えたコンデンサはバイパスする利点がないと感じているようです。他の人は、過去の共振でさえ、その部品は基本的にグランドに短絡した非常に小さなインダクタであり、それでもかなり低いインピーダンスであると指摘しています。

ムラタからのこのプロットは、同じパッケージ(0402)の3つの異なるコンデンサ値のインピーダンス(の大きさ)と周波数を示しています。

ここに画像の説明を入力してください

これは、高い値の部分(0.1 uFなど)が共振を通過した後、低い値の部分(0.01 uFなど)が共振に達する前にかろうじて低いインピーダンスに達することを示し、その動作は基本的に誘導寄生によって支配されます高価値部分と同じです。

ただし、他の人が指摘しているように、並列接続できるコンデンサの数が多いほど、部品の集合体の直列抵抗とインダクタンスが減少します。部品を追加することで、少なくとも少しは助けになるでしょう。

編集:

また、大きなパッケージで大きな値、たとえば0805で1 uF、電解Aサイズパッケージで10 uFを検討し始めると、周波数(10 MHz未満)でインピーダンスを確実に改善できることを指摘する必要があります。


リード付きの放射状キャップの画像はありますか?
-tyblu

調べてみると、GRM15は0402パーツの村田製作所のシリーズ名です。
光子

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いくつかの仮想値のプロットを描く簡単なプログラムを作成しましたが、ESR / ESL値に応じて、キャップの並列の組み合わせは、場合によっては、いくつかの周波数で<i> either < / i>個別にキャップします。それは実際の上限の組み合わせで実際に起こり得るのだろうか。
supercat

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@supercat、村田製作所のアプリノート(18〜19ページ)で、「反共振」問題の説明を参照してください。これは、まさに説明したとおりです。murata.com
The Photon

3
将来の読者向け:前回のコメントを書いから、村田のアプリノートは移動しました。
光子

7

特定のパッケージサイズに対してインダクタンスが本質的に固定されていると仮定すると、値が小さい静電容量ほど高いSRFを持ち、その周囲でより効果的にデカップリングします。各値が複数あると、インダクタンス/ ESRが減少し、この周波数付近のインピーダンスが低下します。異なる値のセットは、必要な範囲全体にわたって低インピーダンスを提供します。

このザイリンクスドキュメント(xapp623)では、デカップリングの内外について、および異なる値が使用される理由について詳しく説明しています。

関連部分を引用するには-彼らは言う:

コンデンサーの有効周波数

すべてのコンデンサは、デカップリングコンデンサとして最も効果的な狭い周波数帯域を持っています。この帯域外では、PDSにある程度の貢献がありますが、一般的にははるかに小さくなります。一部のコンデンサの周波数帯域は、他のコンデンサよりも広くなっています。コンデンサのESRはコンデンサの品質係数(Q)を決定し、これが実効周波数帯域の幅を決定します。タンタルコンデンサは一般に非常に広い有効帯域を持ちますが、X7RおよびX5Rチップコンデンサは、ESRが低いため、一般に非常に狭い有効帯域を持ちます。有効周波数帯域は、コンデンサの共振周波数に対応しています。理想的なコンデンサには容量特性しかありませんが、実際の非理想的なコンデンサには寄生インダクタンスESLと寄生抵抗ESRもあります。これらの寄生成分は直列に作用してRLC回路を形成します(図3)。そのRLC回路に関連する共振周波数は、コンデンサの共振周波数です。


7

あなたは正しいです:利点は異なる値によるものではありませんが、それらが並列であるという事実では、集中ESRと高周波インダクタンスを効果的に半分にします。ジョンソン氏 [8.2.4]はそれを置きます:

非常に低いインダクタンスを得る最良の方法は、多くの小さなコンデンサを並列接続することです。

10MHzを超える信号またはノイズでは、異なるESR値が重要です。100MHz以上では、パッケージ(リード)インダクタンスのみが重要です。

これは、ドナルドクヌースが繰り返した別の引用を思い出させます。

早すぎる最適化は、すべての悪の根源です。


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時期尚早の最適化はお金の愛ですか?
ラッセルマクマホン

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@Russel:ここ(.de)では、時期尚早の最適化Angst-Partsの理由で追加されたコンポーネントを呼び出します。これらの部品は、多くのトラブルの良い原因として知られています。それらは何かを恐れてそこに置かれましたが、実際、私たちはこれらの部分そのものを恐れるべきです。これは英語を話す人にとっても理にかなっていると思います。(これは、SMDキャップの異なる値を並列化することが理にかなっていると言っているわけではありませんが、何をしているのかを知る必要があります...)
zebonaut

3
@zebonaut:あなたが言っているように聞こえます「私たちが恐れなければならない唯一のことは、恐怖そのものです」
オリンラスロップ

4

並列コンデンサは、隣接するコンデンサ間の共振により、望ましくない影響を与える可能性があります。たとえば、上記のコメントに示されているデータを使用すると、0402ケースサイズの等価インダクタンスは約0.4nHです。各コンデンサと直列に0.4nHの並列0.1uFおよび0.01uFコンデンサのスパイスシミュレーションでは、2つの0402コンデンサパッケージは約60 MHzで並列共振し、その後に約80 MHzで直列共振します。RFバイパスでは、これが重要になる場合があります。

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