Forskelle mellem omgåelse og afkobling af kondensatorer

Udtrykkene "bypass-kondensator" og "afkoblingskondensator" bruges om hverandre, skønt der er klare forskelle mellem dem.

Lad os først forstå den kontekst, hvor behovet for omgåelse opstår. Når man tænder for enhver aktiv enhed, er det primære krav, at indgangspunktet for strømforsyningen (“power rail”) er en så lav impedans (i forhold til jord) som muligt (fortrinsvis nul ohm, selvom dette aldrig kan opnås i praksis). Dette krav sikrer kredsløbets stabilitet.

Bypass-kondensatoren (“bypass”) hjælper os med at imødekomme dette krav ved at begrænse den uønskede kommunikation a.k.a. “støj”, der stammer fra strømledningen til det pågældende elektroniske kredsløb. Enhver fejl eller støj, der vises på kraftledningen, omgås øjeblikkeligt i chassisjordet (“GND”) og forhindres således i at komme ind i systemet, deraf navnet bypass-kondensator.

For forskellige enheder i et elektronisk system eller til forskellige komponenter inden for det samme integrerede kredsløb (“IC”) undertrykker bypass-kondensatoren inter-system- eller internsystemstøj. Denne situation opstår på grund af fællesheden i form af en delt power-mail. Unødvendigt at sige, at alle støjfrekvenser skal være indeholdt ved alle driftsfrekvenser.

For så vidt angår deres fysiske placering i designet, er bypass-kondensatorer placeret tæt på strømforsyningerne og strømforsyningsstifterne på konnektorerne. Disse hætter tillader vekselstrøm ("AC") at passere gennem og opretholde jævnstrøm ("DC") inden i den aktive blok.

Fig. 1: Grundlæggende implementering af en bypass-kondensator

Som vist i Fig. 1, den enkleste form for bypass-kondensatoren er et låg, der er direkte forbundet til strømkilden (“VCC”) og til GND. Arten af ​​forbindelsen giver ACC-komponenten i VCC mulighed for at passere til GND. Hætten fungerer som en nuværende reserve. Den ladede kondensator hjælper med at udfylde eventuelle 'dypp' i spændingen VCC ved at frigive dens ladning, når spændingen falder. Størrelsen på kondensatoren bestemmer, hvor stor en "dyppe" den kan udfylde. Jo større kondensatoren er, jo større er det pludselige fald i spænding, som kondensatoren kan håndtere. Typiske værdier for kondensator er .1uF kondensator og .01uF.

Med hensyn til spørgsmålet om, hvor mange bypass-kondensatorer der skal bruges i et design, er tommelfingerreglen lige så mange som antallet af IC'er i designet. Som nævnt tidligere er omløbshætten, så den er direkte forbundet med VCC- og GND-stifterne. Selvom vi bruger, at mange bypass-kondensatorer muligvis lyder som overdreven, hjælper dette os med at garantere designsikkerhed. Det er blevet almindeligt for design at bruge DIP-stikkontakter, der har bypass-hætterne indbygget, når antallet af kondensatorer pr. Kvadrat tomme når en bestemt tærskel.

Frakoblingskondensatorer (“decap”) bruges derimod til at isolere to trin i et kredsløb, så disse to trin ikke har nogen DC-effekt på hinanden.

I virkeligheden er afkobling en raffineret version af omgåelse. På grund af omgåelse af begrænsede begrænsninger i at skabe den ideelle spændingskilde, kræves ofte "afkobling" eller isolering af tilstødende støjkilder. En afkoblingskondensator bruges til at adskille jævnspænding og vekselstrømspænding og er som sådan placeret mellem udgangen fra et trin og indgangen til det næste trin.

Afkoblingskondensatorer har en tendens til at være polariserede og fungerer hovedsageligt som opladningsspande. Dette hjælper med at opretholde potentialet i nærheden af ​​de respektive strømstifter på komponenterne. Dette forhindrer igen potentialet i at falde ned under forsyningstærsklen, hver gang komponenten / komponenterne skifter med betydelige hastigheder, eller når der sker samtidig omskiftning på brættet. I sidste ende reducerer dette kravet om ekstra strøm fra strømforsyningen.

En bypass-kondensator har normalt form af en shuntkondensator, der blev placeret på tværs af kraftskinnen som vist i Fig. Frakoblingen afslutter den implicitte “RC” (LC) del af netværket: serieelementet som i et lavpasfilter.

Fig. 2: Grundlæggende implementering af en afkoblingskondensator

Frakobling kan også udføres ved at bruge en spændingsregulator i stedet for LC-netværket som vist i Fig.

Fig. 3: Brug af spændingsregulator som erstatning for en afkoblingskondensator