Một tụ điện gốm 0402 0,01FF bên cạnh một tụ gốm 0402 0,1 PhaF sẽ có bất kỳ lợi ích tách rời công suất nào không?

Tôi luôn hiểu rằng điểm sử dụng song song các tụ điện nhỏ hơn là cung cấp trở kháng thấp ở tần số cao hơn các tụ điện lớn hơn, bởi vì các tụ điện cao hơn 'thường' có các gói lớn hơn, do đó, cuộn cảm ký sinh phủ định điện dung của chúng từ một tần số nhất định và tăng .

Tuy nhiên, nếu cả hai nắp có cùng một bao bì ( 0402 trong trường hợp này), liệu có lợi ích gì không?

Đây là một chút của một chủ đề gây tranh cãi. Một số người dường như cảm thấy rằng một tụ điện vượt quá cộng hưởng không có lợi cho việc bỏ qua. Những người khác chỉ ra rằng ngay cả cộng hưởng trong quá khứ về cơ bản chỉ là một cuộn cảm rất nhỏ được ngắn mạch xuống đất và nó vẫn có trở kháng khá thấp.

Biểu đồ này từ Murata cho thấy trở kháng (cường độ của) so với tần số cho ba giá trị tụ khác nhau trong cùng một gói (0402):

Điều này cho thấy rằng sau khi một phần có giá trị cao (như 0,1 uF) vượt qua cộng hưởng, một phần có giá trị thấp hơn (như 0,01 uF) chỉ đạt được trở kháng thấp hơn trước khi nó gây ra cộng hưởng và hành vi của nó bị chi phối bởi ký sinh cảm ứng của nó, về cơ bản là giống như trong phần giá trị cao.

Điều đó nói rằng, như những người khác đã chỉ ra, càng nhiều tụ điện bạn có thể đặt song song, bạn càng giảm điện trở loạt và độ tự cảm của bộ phận; Vì vậy, thêm nhiều phần sẽ giúp ít nhất một chút.

Biên tập:

Tôi cũng nên chỉ ra rằng nếu bạn bắt đầu xem xét các giá trị lớn hơn ở các nhịp lớn hơn, giả sử 1 uF trong 0805 và 10 uF trong gói kích thước A điện phân, bạn chắc chắn có thể cải thiện trở kháng ở tần số thấp hơn (dưới 10 MHz).

Giả sử về độ tự cảm về cơ bản là cố định cho một kích thước gói nhất định, điện dung có giá trị thấp hơn sẽ có SRF cao hơn, xung quanh nó sẽ phân tách hiệu quả hơn. Nhiều hơn một trong mỗi giá trị làm giảm độ tự cảm / ESR để trở kháng thấp hơn xung quanh tần số này. Các bộ giá trị khác nhau cung cấp trở kháng thấp trên toàn bộ phạm vi cần thiết.

Tài liệu Xilinx này (xapp623) đi sâu vào chi tiết trong và ngoài tách rời và tại sao các giá trị khác nhau được sử dụng.

Để trích dẫn một phần có liên quan - họ nói:

Tụ tần số hiệu quả

Mỗi tụ điện có một dải tần số hẹp, trong đó nó có hiệu quả nhất như một tụ tách rời. Bên ngoài ban nhạc này, nó có một số đóng góp cho PDS nhưng nói chung nó nhỏ hơn nhiều. Dải tần của một số tụ điện rộng hơn các dải khác. ESR của tụ điện xác định hệ số chất lượng (Q) của tụ điện, xác định độ rộng của dải tần số hiệu dụng. Các tụ điện Tantalum thường có dải hiệu dụng rất rộng, trong khi các tụ điện chip X7R và X5R, với ESR thấp hơn, thường có dải hiệu quả rất hẹp. Dải tần số hiệu dụng tương ứng với tần số cộng hưởng của tụ điện. Trong khi một tụ điện lý tưởng chỉ có một đặc tính điện dung, các tụ điện không lý tưởng thực sự cũng có một cuộn cảm điện tử ký sinh và ESR kháng ký sinh. Những ký sinh trùng này hoạt động theo chuỗi để tạo thành một mạch RLC (Hình 3). Tần số cộng hưởng liên quan đến mạch RLC đó là tần số cộng hưởng của tụ điện.

Bạn đã đúng: lợi ích không phải do các giá trị khác nhau, nhưng thực tế là chúng song song với nhau, giảm một nửa hiệu quả ESR gộp và độ tự cảm tần số cao. Như ông Johnson [8.2.4] đã nói:

Cách tốt nhất để có độ tự cảm rất thấp là song song rất nhiều tụ điện nhỏ.

Các giá trị ESR khác nhau quan trọng đối với tín hiệu hoặc nhiễu trên 10 MHz; trên 100 MHz, chỉ có vấn đề điện cảm gói (chì).

Điều này làm tôi nhớ đến một trích dẫn khác, tuy nhiên, được lặp lại bởi Donald Knuth:

Tối ưu hóa sớm là gốc rễ của mọi tội lỗi.

Các tụ song song có thể có tác dụng không mong muốn do cộng hưởng giữa các tụ liền kề. Ví dụ, bằng cách sử dụng dữ liệu hiển thị trong nhận xét ở trên, độ tự cảm tương đương trong kích thước trường hợp 0402 là khoảng 0,4nH. Với một mô phỏng gia vị của một tụ điện song song 0,1uF và một tụ 0,01uF với 0,4nH nối tiếp với mỗi tụ điện, hai gói tụ 0402 trở thành cộng hưởng song song ở khoảng 60 MHz, với cộng hưởng loạt tiếp theo ở khoảng 80 MHz. Với RF bỏ qua điều này có thể trở nên quan trọng.