Tại sao bạn lại xếp chồng một điện trở và tụ điện lên nhau?


21

Tôi đã thừa hưởng một mạch khuếch đại / định hình điện tích từ người tiền nhiệm. Khi anh ấy muốn tạo một bộ lọc thông thấp với chuyển đổi dòng điện sang điện áp, anh ấy có một mạch tiêu chuẩn như:

sơ đồ

mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab

Anh ta sẽ tạo một dấu chân duy nhất cho R9C11 và hàn chúng lên nhau như thế này:

PCB với các thành phần phản hồi xếp chồng

Những lý do nào anh ta có thể có để thiết kế mạch theo cách này? Tôi chưa thấy kỹ thuật đặc biệt này ở bất cứ nơi nào khác. Đối với tôi, nó có vẻ có vấn đề, cả từ quan điểm lắp ráp cũng như để giảm thiểu đường dẫn phản hồi của tụ điện. Đối với những gì nó có giá trị, mạch có nghĩa là để đối phó với các xung cực ngắn (~ 4ns).


Chỉnh sửa: Cảm ơn các ý kiến ​​sâu sắc! Ý tưởng đằng sau mạch này, thực sự là để mở rộng các xung được tạo ra, trong trường hợp này là Diode PIN . Các tụ điện là COG +/- 10%.

Để mở rộng sự nhầm lẫn của tôi về mạch này, tôi đồng ý rằng ký sinh trùng được thay đổi bằng cách xếp chồng. Nhưng tôi nên đề cập rằng tụ điện và điện trở đều là 0603 (nếu nó không rõ ràng trong hình). Tôi đã nghĩ rằng nếu nhà thiết kế quan tâm đến ký sinh trùng, bước đầu tiên của anh ta sẽ là giảm kích thước thành phần.

Tôi đang sửa một số vấn đề khác với hội đồng quản trị và muốn đảm bảo rằng tôi không thiếu điều gì quan trọng trong hoạt động xếp chồng này. Cảm ơn một lần nữa cho cái nhìn sâu sắc hữu ích.


1
Đó chắc chắn là một cách để đối phó với sự tự cảm đi lạc ...
Ignacio Vazquez-Abrams

5
Mạch có tần số góc 40 kHz. Tôi không nghĩ rằng điện cảm đi lạc là một vấn đề ở đây. Tuy nhiên, với điện dung được thiết kế 4 pF, giảm thiểu điện dung đi lạc có thể là những gì dự định. Tôi cũng sẽ xem xét kỹ các tính năng bố trí như mặt đất bên dưới các bộ phận này và các dây kết nối với chúng.
Photon

5
@EugeneSh., Ngoại trừ thực tế màn hình lụa có cả người chỉ định.
Photon

2
Vấn đề đầu tiên là OPA846 không ổn định ở mức tăng dưới 7 nên không có chi tiết về nguồn "hiện tại được gọi là" câu hỏi này có vẻ như đã chết đối với tôi. Nhiều khả năng kỹ sư đã "học" thủ thuật này từ một thiết kế sử dụng nó vì một lý do khác.
Andy aka

2
@Seth - photodiode đó có điện dung tự 3000 pF và điều này có nghĩa là kỹ sư thiết kế mạch không biết mình đang làm gì - rằng giá trị 4 pF sẽ sai và mạch sẽ chịu các giá trị nhiễu thực sự xấu. 4 pF nên cao hơn rất nhiều và sự cần thiết phải đặt nó lên trên điện trở bây giờ bị phủ định. Nếu photodiode có thể ~ 40 pF thì có thể có lý do nhưng không phải khi nó là 3000 pF !!!
Andy aka

Câu trả lời:


16

Quên 40kHz - loại mạch này thực sự thích dao động ở tần số rất cao - điện trở hồi tiếp gần như mở (1M) ở tần số cao so với một vài pF và bộ khuếch đại có sản phẩm băng thông đạt được là 1,75GHz . Nó tương tự như một bộ khuếch đại transimpedance photodiode ở khía cạnh đó. Quan trọng hơn, bạn đang đo đầu vào với nội dung tần số rất cao.

Dường như với tôi rằng anh ta muốn giảm thiểu cũng như kiểm soát giá trị của điện dung đi lạc trên đầu vào đảo ngược và trên nắp 4pF. Ở tần số cao (theo ngụ ý của xung 4ns và cuộn khuếch đại), về cơ bản, đây là điện áp đầu ra của mạch điện dung là dòng điện đầu vào được tích hợp theo thời gian chia cho ~ 4pF. Tụ phản hồi (tích hợp) 4pF (và điện dung đầu vào của bộ khuếch đại) không lớn hơn nhiều so với điện dung đi lạc từ dấu vết và miếng đệm. Ngay cả chính điện trở cũng có thể thêm 1% vào điện dung (giả sử 0603).

Tất nhiên loại điều này đôi khi xuất hiện dưới dạng 'tăng cường trường' (ví dụ: bộ khuếch đại dao động để nắp bị kẹt trên đầu của điện trở phản hồi) nhưng rõ ràng nó có chủ ý trong trường hợp này.


Bạn đã đúng khi giả sử rằng mạch này hoạt động như một bộ khuếch đại transimpedance và các thành phần là 0603. Suy nghĩ hiện tại của tôi là điều này là thừa vì tụ điện là +/- 10% và chúng tôi chỉ thêm 1% do 0603 dẫn. Tôi tưởng tượng rằng chúng ta có thể giảm điều đó hơn nữa bằng cách thay thế 0402 (hoặc thậm chí 0201, với mức tiêu tán năng lượng thấp) hoặc bạn sẽ tưởng tượng ra một lợi ích còn lại?
Seth

Các dấu vết và miếng đệm có thể có điện dung lớn hơn nhiều so với điện dung đầu cuối nhỏ bé của 0603, nhưng tôi nghi ngờ lợi ích thực tế là không đáng kể.
Spehro Pefhany

6

Như @ IgnacioVazquez-Abrams đã nói, đây là một phương pháp phổ biến để giảm độ tự cảm đi lạc có thể dẫn đến dao động không mong muốn. Tôi thực sự đã thấy phương pháp này được sử dụng khá thường xuyên, đặc biệt là trong các mạch nhạy hơn với độ tự cảm và dao động dư thừa. Nói một cách đơn giản, nó cải thiện hiệu suất của bộ lọc.

Trong các mạch chậm, trong đó độ tự cảm đi lạc có thể không phải là vấn đề lớn, phương pháp này vẫn có thể được sử dụng để tiết kiệm không gian trên PCB trong các thiết kế mật độ cao.

Nó chắc chắn không lý tưởng cho sản xuất vì tôi nghi ngờ máy móc chọn và đặt thực sự được thiết kế để làm điều này. Tôi tưởng tượng điều này sẽ phải được thực hiện bằng tay, điều này sẽ làm tăng yêu cầu về thời gian và chi phí.

Mặc dù đây không phải là trường hợp cụ thể của bạn, phương pháp này cũng có thể được sử dụng để cắt các giá trị điện trở / điện dung. Nếu điện trở quá cao, người ta có thể đặt một điện trở khác lên trên nó để giảm điện trở tương đương. Tương tự, đặt một tụ điện lên trên một tụ điện khác sẽ tăng điện dung.


Liệu cấu trúc này có ý nghĩa trong một bộ lọc với tần số góc 40 kHz?
Photon

Hmm, có lẽ nó chỉ để tiết kiệm không gian. Tôi đã chỉnh sửa câu trả lời của mình.
DerStrom8

Đó là vì một số lý do họ sử dụng 4pF và họ cần nó khá chính xác. Nếu không, băng thông sẽ thay đổi mich
Gregory Kornblum

Tôi đã thấy các tụ điện smd xếp chồng lên nhau trong các mạch RF như là thủ tục tiêu chuẩn. Lao động để tự thêm một cái lên nhau là nhỏ. Tôi giữ chúng tại chỗ với một cây tăm. Tack hàn một đầu, sau đó đầu kia, sau đó thêm hàn cả hai bên cho kết nối mạnh mẽ. Chất hàn trong ảnh trông rất sáng bóng giống như chất hàn thiếc / chì.
Sparky256

1
@ Sparky256 Tôi không nói là khó thực hiện bằng tay, tôi chỉ nói rằng thực tế là nó phải được thực hiện bằng tay làm tăng thời gian và chi phí cần thiết cho quá trình lắp ráp.
DerStrom8
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.