Thay thế tụ nhôm bằng tụ điện tantalum để bỏ qua số lượng lớn gia tốc

Tôi hiện đang làm việc trên một thiết kế bao gồm gia tốc kế AIS3624DQ từ ST. Trong biểu dữ liệu , nó ghi (phần 4, trang 17):

"Các tụ tách rời nguồn cung cấp điện (gốm 100 nF, nhôm 10 μF) nên được đặt càng gần càng tốt với chân 14 của thiết bị (thực hành thiết kế chung)."

Tôi có thể thay thế nhôm 10μF (do kích thước lớn của nó) bằng tụ điện tantali không?

Bạn có thể thay thế chất điện phân nhôm bằng tantalum, nhưng sử dụng không phải là lựa chọn tốt hơn nhiều.

Ngày nay, đồ gốm có thể dễ dàng bao phủ 10 VÒI ở phạm vi 10 volt. Không có điểm nào sử dụng điện phân hoặc tantalum. Bạn cũng không cần một tụ điện 100 nF riêng biệt (dù sao giá trị đó vẫn là những năm 1980) nếu bạn sử dụng gốm cho giá trị lớn hơn.

Hãy suy nghĩ về những gì đang xảy ra ở đây và những gì bảng dữ liệu đang cố gắng nói. Những thiết bị này nổi tiếng là khá nhạy cảm với tiếng ồn cung cấp điện. Tôi thực sự đã thấy một phần tương tự khuếch đạigợn điện từ nguồn cung cấp cho đầu ra. Do đó, biểu dữ liệu muốn bạn đặt một lượng điện dung "lớn" trên đường dây điện cho thiết bị. Đó là nơi 10 10F xuất phát. Quay lại khi bảng dữ liệu này được viết, hoặc bất cứ ai viết nó dừng theo kịp sự phát triển, 10 KhănF là một yêu cầu lớn một cách vô lý đối với bất kỳ công nghệ tụ điện nào có tần số cao. Vì vậy, họ đề xuất một chất điện phân cho điện dung "số lượng lớn" 10FFF, nhưng sau đó đặt một viên gốm 100 nF trên đó. Loại gốm đó sẽ có trở kháng thấp hơn ở tần số cao so với điện phân, mặc dù thực tế là nó có điện dung ít hơn 100 lần.

Thậm chí trong 15-20 năm gần đây, 100 nF có thể là 1 VÒI mà không gây gánh nặng. Giá trị chung của 100 nF đến từ những ngày thông thường. Đó là tụ gốm giá rẻ kích thước lớn nhất vẫn hoạt động như một tụ điện ở tần số cao theo yêu cầu của chip kỹ thuật số. Nhìn vào bảng máy tính từ những năm 1970 và bạn sẽ thấy một tụ điện đĩa 100 nF bên cạnh mỗi một IC kỹ thuật số.

Thật không may, sử dụng 100 nF cho việc bỏ qua tần số cao đã trở thành một huyền thoại. Tuy nhiên, các tụ gốm nhiều lớp 1FFF ngày nay có giá rẻ và thực sự có các đặc tính tốt hơn so với các loại mũ 100 nF đã được chì cũ của Pleistocene. Hãy xem biểu đồ trở kháng so với tần số của một họ mũ gốm và bạn sẽ thấy 1 VÒI có trở kháng thấp hơn ở mọi nơi so với 100 nF. Có thể có một sự sụt giảm nhỏ trong 100 nF gần điểm cộng hưởng của nó, nơi nó có trở kháng thấp hơn 1 1FF, nhưng điều đó sẽ nhỏ và không liên quan lắm.

Vì vậy, câu trả lời cho câu hỏi của bạn là sử dụng một loại gốm đơn 10 10FF. Hãy chắc chắn rằng bất cứ thứ gì bạn sử dụng vẫn thực sự là 10 VÒI trở lên ở điện áp nguồn bạn đang sử dụng. Một số loại gốm đi xuống trong điện dung với điện áp. Trên thực tế ngày nay bạn có thể sử dụng gốm 15 hoặc 20 PhaF và có các đặc tính tốt hơn trên bảng so với gốm 100 nF và 10 điện phân được đề xuất bởi biểu dữ liệu.

Trái với câu trả lời của Olin Lathrop, tụ gốm không phải là giải pháp cho tất cả các vấn đề bỏ qua cấp độ bảng. Thậm chí có thể lựa chọn chỉ các tụ gốm là bất lợi cho hiệu suất của một thiết kế.

Một thực tế quan trọng về các công thức điện môi gốm nhất định là chúng thể hiện hành vi áp điện: chúng có thể chuyển đổi năng lượng cơ học sang / từ năng lượng điện. Đối với một gia tốc kế, hành vi microphonic này có thể kết hợp rung 100 Hz vào nguồn điện của thiết bị. Rung này chính xác nằm trong dải tần quan tâm bởi vì đó là những gì gia tốc kế đang đo, có nghĩa là nó không thể được lọc kỹ thuật số.

Tụ điện gốm cũng có sự mất điện dung đặc trưng với sai lệch DC được áp dụng. Chẳng hạn, đường cong điện dung so với DC của thiết bị Murata GRM188R61A106KAAL # là:

Từ biểu đồ tương tác, ở đầu vào hoạt động 3,3V điển hình, tụ điện cụ thể này chỉ có điện dung hiệu dụng là 5.337uF, mất gần 50% điện dung định mức ở dưới một nửa độ lệch DC định mức. Trong khi phần lớn dung của này ứng dụng không đòi hỏi một giá trị cụ thể, điều này có thể là một "Gotcha" cho các ứng dụng với một yêu cầu điện dung tối thiểu.

Ngoài ra, ESR của tụ điện điện phân nhôm và tantali có thể là lợi thế . Bởi vì nó làm cho tụ điện bị mất, nó sẽ làm giảm dao động và có thể giúp hạn chế các đỉnh của quá độ. Công nghệ tuyến tính có một lưu ý ứng dụng mô tả các mối nguy hiểm khi chỉ sử dụng tụ gốm trên các đầu vào nguồn điện cắm nóng. Ngoài ra, một số nguồn cung cấp có yêu cầu ESR điện dung đầu ra, như được thảo luận trong ghi chú ứng dụng TI này . Để sử dụng các tụ gốm ESR rất thấp thực sự đòi hỏi phải đánh bại ESR thấp của chúng bằng cách cài đặt điện trở 10s milliohm nối tiếp với tụ điện.

Các tụ nhôm dường như là một thiết bị bỏ qua số lượng lớn .

Tantalums thường có ESR thấp hơn các thiết bị nhôm, nhưng điều đó không nên quan trọng ở đây vì thiết bị gốm dù sao cũng sẽ là ESR thấp.

Vì vậy, bạn sẽ ổn khi sử dụng một thiết bị tantalum thay cho chất điện phân nhôm.

Đảm bảo bạn sử dụng một thiết bị được xếp hạng ít nhất 2Vcc.

Đã có một số câu trả lời tốt (chỉ sử dụng MLCC), nhưng tôi sẽ nói thêm rằng để tách rời tần số cao, bạn nên sử dụng kết hợp chặt chẽ (tức là không có lõi giữa) các lớp điện áp cung cấp và mặt đất. Làm cho vùng chồng lấn của chúng càng lớn càng thuận tiện và đặt nhiều vias càng gần chân cung cấp / chân tiếp đất IC càng tốt. Đây là cách tốt nhất để có được sự tách rời tần số cao thực sự. Sau đó đặt các tụ MLCC của bạn càng gần các vias đó càng tốt. Tránh nhiều giá trị tụ điện và thay vào đó sử dụng với nhiều tụ điện giống nhau nếu không đủ. Rủi ro khi sử dụng song song 10n, 100n, 1u là các đỉnh trở kháng cộng hưởng.

Điều này ở trên sẽ cung cấp cho bạn tổng trở kháng thấp nhất cho việc tách rời của bạn.

Ngoài ra, bạn nên tránh các hạt ferrite cho IC kỹ thuật số, nhưng điều này tất nhiên được ngụ ý ở trên.