Kapasitor yang terbuat dari X7R (dan bahkan lebih Y5V) memiliki kapasitas besar / ketergantungan tegangan. Anda dapat memeriksanya sendiri di peramban karakteristik online produk Murata (Simsurfing) yang sangat baik di ttp: //ds.murata.co.jp/software/simsurfing/en-us/
Ketergantungan tegangan kapasitor keramik mencolok. Adalah normal jika kapasitor X7R tidak memiliki lebih dari 30% kapasitas pengenal pada tegangan pengenal. Sebagai contoh - 10uF Murata kapasitor GRM21BR61C106KE15 (paket 0805, X5R) dengan nilai 16V hanya akan memberi Anda kapasitas 2.3uF dengan 12V DC diterapkan pada suhu 25C. Y5V jauh lebih buruk dalam hal ini.
Untuk mendapatkan kapasitas mendekati 10uF, Anda harus menggunakan GRM32DR71E106K berperingkat 25V (1210 case, X7R) yang memberikan 7.5uF dalam kondisi yang sama.
Selain dependensi tegangan (dan suhu) DC lainnya, "kapasitor chip keramik" nyata memiliki ketergantungan frekuensi yang kuat ketika bertindak sebagai pirau decoupling daya. Situs Murata menyediakan grafik dependensi frekuensi | Z |, R dan X untuk kapasitor mereka, dengan menelusuri ini memberi Anda wawasan tentang kinerja aktual dari bagian yang kita sebut "kapasitor" pada frekuensi yang berbeda.
Kapasitor keramik nyata dapat dimodelkan dengan kapasitor ideal (C) yang dihubungkan secara seri dengan resistansi internal (Resr) dan induktansi (Lesl). Ada juga isolasi-R secara paralel dengan C, tetapi kecuali Anda melewati tegangan pengenal kapasitor, ini tidak penting untuk aplikasi pelepasan daya.
mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab
Jadi kapasitor chip keramik akan bertindak sebagai kapasitor hanya hingga frekuensi tertentu (resonan sendiri untuk kontur LC seri yang sebenarnya kapasitor sebenarnya), di atas mana mereka mulai bertindak sebagai induktor. Frekuensi Fres ini sama dengan sqrt (1 / LC) dan ditentukan oleh komposisi keramik dan geometri kapasitor - umumnya paket yang lebih kecil memiliki Fres yang lebih tinggi Juga, kapasitor memiliki komponen resistif murni (Resr) yang sebagian besar dihasilkan dari kerugian pada keramik dan menentukan impedansi minimum yang dapat disediakan kapasitor. Biasanya dalam kisaran mili-Ohm.
Dalam praktiknya untuk decoupling yang baik, saya menggunakan 3 jenis kapasitor.
Kapasitas lebih tinggi sekitar 10uF dalam paket 1210 atau 1208 per sirkuit terintegrasi, yang mencakup 10KHz hingga 10MHz dengan shunt kurang dari 10-15 mili-Ohm untuk gangguan saluran listrik.
Kemudian per setiap IC power pin saya letakkan dua kapasitor - satu 100nF dalam paket 0806 yang mencakup 1MHz hingga 40MHz dengan 20 mili-Ohm shunt, dan satu 1nF dalam paket 0603, mencakup 80MHz hingga 400MHz dengan 30 mili-ohm shunt. Ini kurang lebih mencakup kisaran 10KHz hingga 400MHz untuk menyaring derau saluran listrik.
Untuk rangkaian daya sensitif (seperti PLL digital dan terutama daya analog), saya meletakkan manik-manik ferit (sekali lagi, Murata memiliki peramban karakteristik untuk mereka) dengan nilai 100 hingga 300 Ohm pada 100Mhz. Ini juga merupakan ide bagus untuk memisahkan alasan antara sirkuit daya sensitif dan reguler. Jadi garis besar keseluruhan rencana daya IC terlihat seperti ini, dengan 10uF C6 per paket IC, dan 1nF / 100nF C4 / C5 per masing-masing pin daya:
mensimulasikan rangkaian ini
Berbicara tentang perutean dan penempatan - daya dan pentanahan dialihkan ke kapasitor terlebih dahulu, hanya pada kapasitor kami terhubung ke daya dan pentanahan pesawat melalui vias. Kapasitor 1nF ditempatkan lebih dekat ke pin IC. Kapasitor harus ditempatkan sedekat mungkin dengan pin daya, tidak lebih dari 1mm jejak panjang dari kapasitor ke IC pad.
Vias dan bahkan jejak pendek pada PCB menimbulkan induktansi yang signifikan untuk frekuensi dan kapasitansi yang kita hadapi. Sebagai contoh, diameter 0,5mm melalui PCB tebal 1.5mm memiliki induktansi 1.1nH dari lapisan atas ke bawah. Untuk kapasitor 1nF yang menghasilkan Fres sama dengan hanya 15MHz. Dengan demikian, menghubungkan kapasitor melalui via membuat kapasitor 1nF Resr rendah tidak dapat digunakan pada frekuensi di atas 15MHz. Faktanya 1,1nH reaktansi pada 100MHz adalah sebanyak 0,7 Ohm.
Jejak dengan panjang 1mm lebar 0,2mm, bidang daya 0,35mm di atas akan memiliki induktansi yang sebanding dengan 0,4nH - yang lagi-lagi membuat kapasitor kurang efisien, sehingga mencoba membatasi panjang jejak kapasitor ke fraksi mm dan membuatnya selebar mungkin membuat banyak akal.