IC用コンデンサの選び方

私はソフトウェア業界のエレクトロニクスの初心者です。いくつかの独学で、基本的なArduino回路を実装しようとしています。私の混乱は主にコンデンサーについてです。コンデンサーについての私の理解は、それらが数秒または数ミリ秒間電力貯蔵として機能することです。

ほとんどのICでは、ピンにコンデンサを接続する必要があることがわかりました。

私の混乱は、どのピンにコンデンサが必要かを見つける方法と、回路に適したコンデンサまたはICのコンデンサを見つける方法です。

最後に、そのような状況で回路にコンデンサが必要なのはなぜですか？

あなたが言及しているのはデカップリングコンデンサと呼ばれ、デカップリングに使用されますバスからのIC供給ピン。言い換えると、バス上の別のデバイスがすぐにオンになり、一定時間バス電圧を降下させる大きな電流を引き込んだ場合に、敏感なICが「枯渇」するのを防ぎます。コンデンサは、デバイスの起動に必要な追加電流を供給し、そのチップが突然ロードされたバスの影響を受けないようにします。これは、非常に速く切り替わる高速デバイスでは、大きな電流を引き込む傾向があるため、一般に必要です。コンデンサは、必ずしも静電容量によって選択されるのではなく、ESR（等価直列抵抗）とESL（等価直列インダクタンス）によって選択されます。理想的には、デバイスがオンになる速度を決定し、その速度に対してESR / ESLが最も低いコンデンサを選択します。最も一般的なデカップリングコンデンサの値はおそらく0です。1uFですが、より高速な回路では、0.01uFまたは0.001uFが必要になる場合があります（これらの速度でのESRとESLによって異なります）。同じバス上に速度の異なる複数のデバイスが存在する場合は、速度ごとに1つ以上のデカップリングコンデンサが必要になる場合があります。

データシートの100のうち99回は、どのピンでどの値のデカップリングコンデンサを使用するかを正確に示しているので、データシートを読んでください。アナログ・デバイセズのこのチュートリアルも、すばらしいリソースです。

それはすべてインダクタンスによるものです：

マイクロコントローラーが消費電流を1mAから11mAに5nsで増加させ、命令を処理するたびに1mAに戻るとします。

di / dt = 10mA / 5ns = 20000 A / s

ここで、インダクタの両端の電圧はv = L di / dtであり、電源からマイクロコントローラーへのトレースには50nHのインダクタンスがあるとします...

v = L di / dt =電源の100mV降下。

OK、それはまだクラッシュしません、それは遅いマイクロであり、多くの電流を使用しないためです...しかし、より速いマイクロ、または他のチップがより速く/より高い電流スパイクを引き出すには、その電力を低インダクタンス源から供給する必要があります電流パルスを引き込むときの電圧低下を避けるために、そして近くに配置されたコンデンサがそれを達成する良い方法です。

同様に重要なのは、コンデンサが小さなローカルループでマイクロによって引き出されるノイズの多い電流を維持するという事実です。

ループアンテナの効率は面積に比例するため、コンデンサが近くにある場合、放射ノイズの量ははるかに少なくなります。

また、同じ電源のオペアンプなど、他のコンポーネントがある場合、マイクロのコンデンサは、マイクロのノイズがオペアンプの電源をねじ込むのを防ぎます。これにより、出力でガベージが発生する傾向があります...

だからここにあなたはそれを持っています、キャップはします：

• 電力整合性：キャップはローカルで高いdi / dt供給電流を供給
• EMI：ループアンテナ領域を削減
• EMC：他の敏感なデバイスからノイズを排除する

次に、値を選択する方法：

• 100x 25V 0805 X7Rのロールは、100nFで€1.40、1µFで€5.40です。したがって、1µFの100のロールを購入します。
• 回路にデカップリングコンデンサを配置するたびに、データシートを読むのに10分を費やして100nFが機能することを発見したかどうかを覚えておいてください。1つのユニットを構築するだけで10分を失い、4セント節約できました...
• 私は1µFを入れるだけで、毎回動作することが保証されています。また、リンギングが少なく、低ESR電解液などでよりよく機能します...
• また、私は25Vのキャップを使用しているので、3.3Vから15Vに対して1つの値のみをストックする必要があります...

だから私の混乱は、どのピンに接続するためにコンデンサが必要かを見つける方法です

使用するチップごとに、そのことを通知するデータシートがあり、通知されない場合は、チップが特定のロジックファミリ（たとえば）に由来するためであり、そのファミリの製造元の汎用データシートがあります。教えてくれます。

また、回路に適したコンデンサやICのコンデンサを見つける方法についても説明します。

上記を参照してください-それはデータシートにあります。

そして最後に、なぜそのような状況で回路にコンデンサが必要なのですか？

多くのチップは電流のパルスを「消費」し、コンデンサはそれらのエネルギーのパルスを提供するため、電源配線全体（またはPCB上のトラック）がこれらのインスタンスを処理する必要がありません。これは、信頼性が向上し、他のチップやシステムへの放射および伝導エミッションが少なくなることを意味します。

オペアンプなどの一部のICは、特に一部の負荷を駆動する場合に、パフォーマンスを維持し、出力の不安定性を回避するためにコンデンサに依存します。

レベル1（多くの場合十分です。常にではありません。）：> 10uFと100nFの並列接続で平手打ちします。後者は可能な限り短いリードで行います。

レベル2：提案どおり、データシートを読むだけです。

レベル3：リニアテクノロジーのAppnote 47を読んでください。

また、デカップリング回路でフェライトビーズを使用することを検討してください。

私が知っていることでは、静電容量はそれほど重要ではありません。それは、VSSとGNDの間のエネルギーが多すぎるためです。そのため、通常は非常に低いコンデンサが使用されます。私はほとんどが104 uのセラミック（10e4を意味する）のセラミックを使用しています。

各電源ピンに0.1 µFのセラミックキャップ（できれば0805以下のサイズ）を、10 µFのタンタルまたはセラミックと並列に付けます。高周波ノイズのみが懸念される場合は、おそらく10 µFのキャップを省略したり、小さいものに置き換えたりすることができます。 ICへ— 0.5インチ以内。