Việc sử dụng tụ tách rời gần tụ điện là gì?

Tôi đã thấy một số mạch trong đó một tụ tách rời được sử dụng cũng như một tụ điện chứa, như thế này (C4 và C5):

Tôi đã đọc về việc tách các tụ điện và đối với tôi, có vẻ như chúng có nghĩa là để loại bỏ các dao động nhỏ trong điện áp cung cấp. Sau đó tôi nghĩ - đó không phải là mục đích của tụ điện hồ chứa sao? Tại sao tụ điện hồ chứa có thể lọc ra các dao động nhỏ, nếu nó có thể lọc ra các dao động lớn?

Vì vậy, tôi cảm thấy như tôi có một sự hiểu lầm cơ bản ở đây. Mục đích của một tụ điện tách rời bên cạnh một tụ điện hồ chứa là gì, khi chúng ta giả sử chúng ta đặt cả hai gần bằng phần tiêu thụ năng lượng? Hoặc là lợi thế duy nhất của tụ tách rời mà nó nhỏ hơn và do đó có thể dễ dàng đặt gần phần tiêu thụ điện hơn?

Lý do rất có thể tại sao điều đó được thực hiện là bởi vì, trong thực tế, các tụ điện không có băng thông vô hạn. Nói chung, điện dung của tụ điện càng cao thì càng ít có khả năng phản ứng với tần số cao, trong khi các tụ điện có giá trị nhỏ phản ứng tốt hơn với tần số cao hơn, như được thấy trong biểu đồ dưới đây. Sử dụng hai tụ điện có giá trị khác nhau với nhau chỉ được thực hiện để cải thiện phản ứng của bộ lọc.

Như bạn nói, nắp tách rời và nắp hồ chứa số lượng lớn cung cấp điện phục vụ hai mục đích khác nhau. Bạn đã đúng ở chỗ nắp tách rời cần phải gần gũi về mặt vật lý với người tiêu dùng về sức mạnh mà nó đang tách rời. Nắp số lượng lớn có thể ở bất cứ đâu trên mạng điện vì nó liên quan đến dòng điện tần số thấp.

Tuy nhiên, giả định không chính xác mà bạn đang đưa ra là giả định vị trí sơ đồ ngụ ý vị trí vật lý. Nó không. Trong một sơ đồ tốt , sẽ có một số gợi ý cho vị trí vật lý. Trong trường hợp này, chúng tôi không thể biết liệu tụ điện tách rời (C5) có gần vật lý IC1 hay không (có nên như vậy) hay không.

Cá nhân tôi sẽ không vẽ sơ đồ theo cách này vì chính xác lý do này và tôi nghĩ làm như vậy là vô trách nhiệm. Tuy nhiên, phần mềm chụp sơ đồ sẽ tạo ra cùng một danh sách mạng, vì vậy các chi tiết thực sự tùy thuộc vào vị trí. Không có sơ đồ bố trí bảng, bạn chỉ đơn giản là không thể nói. Tôi thường vẽ các nắp tách rời gần với các bộ phận của chúng để đưa ra gợi ý rằng đây là những gì tôi dự định và tôi đã nghĩ về nó. Đây là một vấn đề tôi đề cập khi nói về cách vẽ sơ đồ tốt tại https://electronics.stackexchange.com/a/28255/4512 .

Thật không may, có rất nhiều sơ đồ được vẽ xấu ra khỏi đó.

Khi hai hoặc nhiều tụ tách rời của các giá trị khác nhau được sử dụng song song, cần xem xét sự cộng hưởng song song xảy ra giữa hai mạng.

Clayton Paul đã mô tả hiện tượng này. Hãy xem xét sự ghép song song của các tụ điện C1, C2, với các giá trị khác nhau và C1 >> C2 với L1 và L2 ký sinh về cùng L1 = L2 (hình 1.A).

Chúng tôi giả sử là tần số mà tụ C1 cộng hưởng với cuộn cảm L1 và tần số trong đó tụ C2 cộng hưởng với cuộn cảm L2. f $f_1$$f_2$

Dưới tần số cả hai mạng đều có điện dung và tổng điện dung bằng tổng của hai tụ điện. Điều này cải thiện (rất ít) việc tách rời ở tần số dưới .f $f_1$$f_1$

Trên , cả hai mạng đều có cảm ứng và tổng độ tự cảm bằng hai cuộn cảm song song hoặc một nửa độ tự cảm. Điều này cải thiện việc tách rời ở tần số trên .f $f_2$$f_2$

Ở tần số giữa các cộng hưởng của hai mạng ( ), mạch tương đương của hai mạng là một tụ điện song song với một cuộn cảm, như trong hình 1.b (mạch cộng hưởng song song). Điều này tạo ra sự cộng hưởng (hình 2), trở thành một vấn đề khi dung sai của các thành phần lớn hơn 50%.$f_1 < f < f_2$

Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng việc tách rời sẽ được cải thiện ở các tần số trên (và dưới) tần số mà cả hai mạng tụ đều cộng hưởng.
Sự tách rời thực sự sẽ tồi tệ hơn ở một số tần số giữa hai tần số cộng hưởng này, do sự tăng đột biến gây ra bởi mạng cộng hưởng song song, điều này rất tệ.

Sự khác biệt chính trong các tụ điện nhỏ và tụ điện lớn là đáp ứng tần số của chúng. Tụ điện phân có thông số kỹ thuật kém cho tần số cao hơn và cuối cùng có thể bị hỏng do bị căng thẳng bởi nhiễu tần số cao. Đổi lại, tần số cao mà tụ điện điện phân chỉ lọc một phần, cũng có thể nằm trong phạm vi âm thanh trên của bộ khuếch đại của bạn.

Các tụ điện nhỏ dễ dàng lọc nhiễu tần số cao, nhưng tất nhiên ít ảnh hưởng khi nói đến việc lọc gợn cung cấp điện chính tần số thấp.

Không phải tất cả các tụ điện đều được tạo ra như nhau ... Các tụ điện lớn hơn không thể đáp ứng nhanh chóng do ESR và ESL (Điện trở và điện cảm tương đương) phụ thuộc vào lớp trang điểm của chúng.

Tất nhiên có khả năng đến gần như bạn đề cập, nhưng nói chung, một sơ đồ tốt sẽ có công suất lớn hơn, chậm hơn và lớn hơn khi bạn càng rời xa mạch. các tần số tương ứng cần xử lý cũng giảm, nếu được thực hiện đúng.

Điều hạn chế các công suất tách nhỏ là sự tự cộng hưởng của chính nắp và độ tự cảm của dây liên kết trong gói (một lần nữa tùy thuộc vào gói).

Sơ đồ phân chia tỷ lệ này tiếp tục bên trong IC với các nút quan trọng có tụ điện cục bộ cho các sự kiện tần số cao hơn. Tất nhiên những chiếc mũ này ở bên trong là đắt nhất và nhỏ nhất trong tất cả.