вопрос по размещению конденсаторов в цепях питания Опции

[:-)]

Есть вопрос по размещению конденсаторов в цепях питания:

Обычно в datasheets указывают располагать конденсаторы на минимальном расстоянии от соответствующей ножки микросхемы. Так вот вопрос: что есть это "минимальное расстояние"? 1мм, 2мм, 3мм? А как лучше поступать, если требуется расположить большое количество конденсаторов (размером 0603) около микросхемы в корпусе типа QFN (длина стороны порядка 5мм. Например микросхема синтезатора adf4350)? Стоит удалять конденсаторы от микросхемы или стоит переносить их на другую сторону платы? Или переходить на размер конденсаторов 0402?

[ikm]

обычно в даташитах (или в апноутах у AD их полно) на такие М/сх есть примеры разводок. Если примера нету, то как правило для QFN ( если говорить а цепях питания), там несколько номиналов. До сотен пФ (тут обычно используют 0402), ставят почти в плотную к ножке ( на стороне м/сх), так чтобы он не мешал вывести соседений проводник. Друие номиналы можно поставить и подальше. Также влияет на расстояние способ как вы будете их паять, если вручную паяльником, то надо оставить место под жало, если в печке, то предусмтреть зазор для пинцета. Вообще при разводке м/сх сначала разводят входы и выходы, потом разводят кондёры питаия и кварц (если есть), ну а потом не критичные ножки типа EN.

[cioma]

http://www.sigcon.com/pubsIndex.htm

А насчет "что сначала разводять" - весьма зависит. Во многих приложениях сначала наоборот питание грамотно нужно сделать, а после него - сигнальные

[ikm]

http://www.sigcon.com/pubsIndex.htm

А насчет "что сначала разводять" - весьма зависит. Во многих приложениях сначала наоборот питание грамотно нужно сделать, а после него - сигнальные

Просто забыл уточнить, что эти сигнальные критичые, например согласование.

[vao]

[quote name=':-)' date='May 15 2009, 12:43' post='593078']
Есть вопрос по размещению конденсаторов в цепях питания:

Смысл установки конденсаторов по поитанию:
1. компренсация индуктивности линии
2. борьба с помехами которая частично зависит от п.1.

Исходя из этого и определяется минимальное расстояние от выводов конденсатора до выводов МС.
Индуктивноть можно рассчитать по известным формулам (на память не помню).
При этом необходимо учитывать общую длинну цепи (от обоих выводов конденсатора), что часто забывают разводчики ПП.

[Саша Z]

Соображения насчет decoupling capacitors:
1. Конденсатор близкий к ноге питания чипа "закрывает" current loop для dI. Т.е. в процессе swithingа (т.е. работы чипа) потребление тока - динамично, но короткие промежутки потребление резко прыгает, конденсатор "добавляет" недостаток заряда Q нужного для этого мгновенного броска потребляемого тока. Вследствии того это он близок к ноге питания чипа, current loop - короткий что уже хорошо.
2. Другое "восприятие" (упрощенное): конденсатор фильтрует AC составляющую на common тогда как DC идет дальше в чип.
3. vao прав в том что слои питания - индуктивны, посему если они часть current loop, изменения тока (dI) наводят фюктуацию напряжения в индуктивности слоев питания/земля (т.е. цепочки питания - return path), чем длиннее loop - тем больше эта паразитная индуктивность, посему и больше наводки. Близкий конднсатор как раз и рзеко укораьивает этот паразитный loop тем самым уменьшая силу наводок.
4. Тип конденсаторов важен - у каждого типа свои частотные характеристики и ESL, ESR. Выбраный конденсатор должен соответствовать системной bandwidth (которая определяется исходя из скоростей фронтов). Полоса конденсатора (указывается графиками в его datasheet) должна покрывать системный bandwidth, иначе они превращаются в паразитные индуктивности.
5. Escape конденсатора влияет на его резонансную частоту (а мы стараемся держаться подальше от резонанса в питании), т.е. его установка на PCB тоже играет роль, более длинные traces к конденсаторам добавляют паразитной индуктивности.
6. Via добавляет паразитной индуктивности и работает как чатстотно-зависимый резистор (на быстрых фронтах может быть от долей ома до нескольких Ом).

Насколько все это важно в каждом конкретном случае - зависит от специфики случая....

[Aner]

Есть вопрос по размещению конденсаторов в цепях питания:

Обычно в datasheets указывают располагать конденсаторы на минимальном расстоянии от соответствующей ножки микросхемы. Так вот вопрос: что есть это "минимальное расстояние"? 1мм, 2мм, 3мм? А как лучше поступать, если требуется расположить большое количество конденсаторов (размером 0603) около микросхемы в корпусе типа QFN (длина стороны порядка 5мм. Например микросхема синтезатора adf4350)? Стоит удалять конденсаторы от микросхемы или стоит переносить их на другую сторону платы? Или переходить на размер конденсаторов 0402?

"минимальное расстояние" - однозначно 0mm. Там и надо ставить, поскольку до площадки на кристале IC - вывод и он индуктивный.
Но на практике не всегда получается. В ответственных местах я ставлю два, в разные, в разнесенные точки одной земли.
В вашем случае 0402 лучше, 0201 еще лучше, собственная индуктивность меньше и с ростом частоты емкость сохраняется.
Если не удается на "вывод" поставить, тогда на другую сторону, только не на увдалении! здесь каждый миллиметр дорог, особенно для синтезатора.

[Jollyquark]

Да, это понятно , чем ближе тем лучше. Но вот конкретная ситуация: ПЛИС Cyclone III корпус BGA 484 ножки,шаг 1 мм. Естестсвенно почти у каждой ножки переходное отверстие (кроме двух внешних рядов и некоторых неиспользуемых) В результате получается , что разместить по конденсатору у каждой ножки питания НЕВОЗМОЖНО! Тогда нужно выносить конденсаторы из под микросхемы -> сумарная длинна проводников от выводов одного конденсатора возрастает до 10-12 а кое-где и до 15мм! Как по вашему это нормально? Остаётся ли смысл в этих конденсаторах при такой длинне проводников? Не лучше ли, например, 1) Использовать по одному переходному отверстию на две ножки земли; 2) Ставить один конденсатор к двум ножкам питания.
Возможность использования глухих переходных отверстий и чип конденсаторов 0201 нежелательна

[Uree]

1. Туда можно ставить и реально ставятся конденсаторы 0402.
2. Сигнальные ВИА ставите в направлении от центра, внутренние силовые ВИА к центру - образуется эдакий свободный "поясок" между рядами ВИА, туда тоже порядком конденсаторов влазит.
3. Откуда у Вас там проводники взялись? Питания ПЛИС делаются плэйнами и переходные садятся непосредственно на эти плэйны.

В итоге около 2-х десятков или чуть больше конденсаторов можно уместить непосредственно под чипом, а остальные уже по периметру. Кстати как-то находил именно на сайте Альтеры интересную доку, насчет кол-ва и номиналов конденсаторов по питанию и качества полученных питаний. Так вот никакой зависимости 1пин/1 конденсатор там не было, значительно меньше получалось.

Нашел еще раз:
http://www.altera.com/literature/an/an448.pdf
http://www.altera.com/literature/an/an355.pdf
http://www.altera.com/literature/an/an315.pdf

Посмотрите эти аппноты, они не конкретно по Циклону, но не суть, принципы один и те же.

[Jollyquark]

Я имею ввиду проводники которые тянуться от вывода конденсатора до переходного отверстия. Да, если делать как вы говорите (сигнальные VIA от центра?ситовые к центру) то это значительно облегчило бы жизнь. Но как тогда быть с самым центром? там 16 центральных ножек земляные. В центре делать одну VIA на четыре ножки ?
Ооо, огромное спасибо за ссылочки

Сообщение отредактировал Jollyquark - Jul 9 2009, 09:02

[Uree]

Сделайте на 4 ножки, что в этом страшного? Они все равно сидят на одном кольце земли, так что ничего страшного не случится.

[Jollyquark]

Расставил конденсаторы из расчёта один конденсатор на две ножки питания VCCIO, и следовательно, по одному VIA на две ножки. Теперь всё прекрасно! Оказались ненужными около 30 конденсаторов, освободилась куча места, все конденсаторы установил как положино близко к ножкам. Большое спасиба.

Сообщение отредактировал Jollyquark - Jul 9 2009, 15:51

[bigor]

Я имею ввиду проводники которые тянуться от вывода конденсатора до переходного отверстия. Да, если делать как вы говорите (сигнальные VIA от центра?ситовые к центру) то это значительно облегчило бы жизнь. Но как тогда быть с самым центром? там 16 центральных ножек земляные. В центре делать одну VIA на четыре ножки ?

Этот вопрос уже не раз обсуждался. Последний раз вот здесь: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=62057

[Jollyquark]

"Connect each ground pin or via to the ground plane individually. A
daisy chain connection to the ground pins shares the ground path,
which increases the return current loop and thus inductance." -нашёл в рекомендациях Altera, то есть если я правильно понимаю иноземный язык, то они рекомендуют каждой ножке по дырке. Но ведь это только рекомендация,получается ею можно принебречь ? Я сделал одно отверстие на два пина и конденсаторы встали близко как надо, а не в 12-15 мм от ножки. Эх получается в жизни постоянно надо чем-то жертвовать

[Uree]

Это Вы не пренебрегли рекомендацией, а оптимизировали ее для своего частного случая. И судя по длинам до конденсатора - правильно оптимизировали

[Jollyquark]

Это не слова, а бальзам на душу Спасибо

[Jollyquark]

Может кому интересно будет: нашел starter board на свой cyclon, у них там совершенно не на каждую ножку кондёр подвешен. Трассировки конечно нету, но суде по схеме там всего 11 по 0,1мкФ и один большой на 100мкФ кондёров для питания ядра и ещё 14 по 0,1мкФ маленьких для всего остального

[Major]

По проектированию систем питания, и размещению конденсаторов в частности, есть хорошая книга:
"Power Distribution Network Design Methodologies" (http://www.amazon.com/gp/product/1931695652/)
Кроме того, есть еще одна хорошая книга, способствует пониманию:
"Frequency-Domain Characterization of Power Distribution Networks" (http://www.amazon.com/gp/product/1596932007/)

[vicnic]

"минимальное расстояние" - однозначно 0mm. Там и надо ставить, поскольку до площадки на кристале IC - вывод и он индуктивный.
Но на практике не всегда получается. В ответственных местах я ставлю два, в разные, в разнесенные точки одной земли.
В вашем случае 0402 лучше, 0201 еще лучше, собственная индуктивность меньше и с ростом частоты емкость сохраняется.
Если не удается на "вывод" поставить, тогда на другую сторону, только не на увдалении! здесь каждый миллиметр дорог, особенно для синтезатора.

Мне кажется тут есть небольшая ловушка. Вынесение конденсатора на обратную сторону платы относительно расположения компонента должно быть оправдано, например, невозможностью близко расположить несколько конденсаторов (не хватает места). Ибо общая длина вывода теоретически получается не меньше, чем если бы конденсатор стоял на стороне микросхемы, и при это добавляется индуктивность переходного отверстия.
На сколько я понимаю, нет абсолютных чисел в понятии "минимальная длина". Вот тут можно найти упоминания рекомендаций.
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=62057

[zverek]

Этот вопрос уже не раз обсуждался. Последний раз вот здесь: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=62057

Большое спасибо за тему, нашел все что нужно.

По ссылке в одном из Ваших постов нашел любопытный график. Не подскажете, хотя бы теоретически, 100pF керамические конденсаторы могут выдержать 1ГГц? В диджикее нашел разные RF кондеры - High Frequency и High Q Low Loss, что из них должно работать на таких частотах (по идее вторые, зачем тогда нужны первые)?

А для бОльших частот/потребления придется городить VRM из десятка дросселей, конденсаторов и ШИМов или все равно нужно дополнительно кондеры на каждую лапу питания ставить?

Сообщение отредактировал zverek - Jul 22 2009, 14:19

[Vladimir_T]

Для уменьшения количества конденсаторов очень здорово использовать чип конденсаторы Murata тип LLL, LLA, LLM.

[yura-w]

Обычно в datasheets указывают располагать конденсаторы на минимальном расстоянии от соответствующей ножки микросхемы. Так вот вопрос: что есть это "минимальное расстояние"? 1мм, 2мм, 3мм? А как лучше поступать, если требуется расположить большое количество конденсаторов (размером 0603) около микросхемы в корпусе типа QFN (длина стороны порядка 5мм. Например микросхема синтезатора adf4350)?

IMHO: Универсального решения быть не может, надо смотреть даташит на каждую микросхему и разбираться, какого номинала, в каком количестве, каким способом (ширина/длина проводника, плэйн) ставить конденсаторы.
Производители в сложных случаях предоставляют рекомендуемую схему включения и трассировки, например для adf4350, на сайте производителя есть схема Evaluation Board (без трассировки, но с расположением)