Проходные конденсаторы. Подбор по параметрам., Помогите пожалуйста разобраться. Опции

[Unicorn]

Мы делаем устройство на MSP430. Схему по большей части сдуваем с разных Reference Design-ов. Оттуда же сдули и тип проходного конденсатора в цепи питания. Но закупщики, говорят, что точно такую модель не купить и надо искать аналог. Я посмотрел, - проходных конденсаторов несколько разных моделей с разными характеристиками, но внятных рекомендаций по выбору нигде не нашел.

Я посмотрел буржуйские схемы, - у меня сложилось впечатлени, что они стараются подбирать проходные конденсаторы так, чтобы резонансная частота попадала в частоту кварца, от которого работает процессор. Вопросы:

1. Правильно ли я уловил закономерность?

2. Неужели именно кварц - главный источник помех в цепях питания?

Заранее спасибо!

[EvilWrecker]

Есть множество не-проходных конденсаторов с малым ESL. А почему надо именно проходной ставить, чем он лучше?

Да, есть конденсаторы в reversed package, где электроды расположены по длинной стороне - часто можно видеть, например в процессорах(обычных и сетевых), графических ядрах и пр): на бга стоит сверху сам кристалл, рядом эти конденсаторы. И это как раз decoupling/energy storage банки в общетехническом смысле, т.е функция отличная от feed-through cap. При этом у последних все равно гораздо ниже ESL в силу конструктивных особенностей.

А зачем давить то, чего нет? Или вы думаете, что они есть?

А почему Вы думаете что их нет?Даже если не брать очевидный пример плат со смешанными сигналами в которых стоят "быстрая" цифра и "медленный" аналог, можно говорить об обобщенной ситуации когда есть НЧ устройства где ВЧ составляющие недопустимы, но при это рядом есть немало ВЧ излучателей - в данном случае упомянутые конденсаторы могут быть крайне полезны в рамках комплексного решения по удалению ВЧ составляющих. Слово "комплексный" по меньшей мере включает в себя правильную организацию земли для таких конденсаторов.

А вот конкретно, в MSP430 - откуда возьмутся ВЧ составляющие в таком количестве, что обычные конденсаторы не помогут?

Там - разумеется ниоткуда, они могут взяться и ближайших источников такого рода составляющих.

Если Вы желаете подискутировать конкретно о контексте MSP430, то это потянет на отдельную тему поскольку является application specific subject - в то время как я пишу об обобщенных(но не вакуумно-сферических) вещах.

[=AK=]

Да, есть конденсаторы в reversed package, где электроды расположены по длинной стороне - часто можно видеть, например в процессорах(обычных и сетевых), графических ядрах и пр): на бга стоит сверху сам кристалл, рядом эти конденсаторы. И это как раз decoupling/energy storage банки в общетехническом смысле, т.е функция отличная от feed-through cap. При этом у последних все равно гораздо ниже ESL в силу конструктивных особенностей.

Вы ошибаетесь. ESL у проходных конденсаторов не выдающееся. И ставят их (те, кто понимает, зачем они нужны) вовсе не из-зa низкого ESL. Проходные конденсаторы представляют собой интегральный высокочастотный фильтр. Этот фильтр обеспечивает подавление ВЧ сигналов такой величины, которое довольно трудно обеспечить на дискретных компонентах. Соответственно, основной характеристикой, критерием выбора для проходных конденсаторов является вовсе не ESL, а вносимые потери:

можно говорить об обобщенной ситуации когда есть НЧ устройства где ВЧ составляющие недопустимы, но при это рядом есть немало ВЧ излучателей

Это крайне редкое применение. Конечно, мобильников кругом полнО, да вот только разработчиков мобильников раз-два и обчелся.

Применение проходных конденсаторов технически оправдано там, где есть чувствительные радиоприемники и мощные передатчики или излучатели помех. Ставить их в обычные цифровые схемы - есть свидетельство невежества разработчика.

[EvilWrecker]

Вы ошибаетесь. ESL у проходных конденсаторов не выдающееся.

Увы- не ошибаюсь . Гуглите конструкцию таких конденсаторов и там смотрите чем достигнуто низкое значение ESL(еще называют residual inductance, что более правильно, так как это не вполне последовательная индуктивность если смотреть на модель в направлении "сигнал- земля"). В силу особенностей технологи опять же там также низкий и ESR.

Проходные конденсаторы представляют собой интегральный высокочастотный фильтр.

Ничего там интегрального нет, это все тот же конденсатор. Слово "интеграция" подразумевает интегрирование, т.е объединение с чем-то, с некой другой структурой- там этого в помине нет.

Этот фильтр обеспечивает подавление ВЧ сигналов такой величины, которое довольно трудно обеспечить на дискретных компонентах.

Не совсем корректное определение, поскольку такие конденсаторы обеспечивают подавление помех вообще(в общем смысле)- как ВЧ так и НЧ, что к слову видно даже на вашей картинке.

И ставят их (те, кто понимает, зачем они нужны) вовсе не из-зa низкого ESL.

Ставят их из-за совокупности важнейших параметров- среди которых в первую очередь ESL/residual inductance - и именно там где возможный обход соответствующих параметров у обычных конденсаторов затруднен или невозможен по тем или иным причинам.

Соответственно, основной характеристикой, критерием выбора для проходных конденсаторов является вовсе не ESL, а вносимые потери

Увы- величины потерь в заданной полосе частот обусловлены параметрами фильтра, в данном случае - емкостью собственно конденсатора и ESL. Будет другая емкость и/или ESL- будет другое подавление(в этот моменте стоит еще раз посмотреть на эквивалентную модель).

Применение проходных конденсаторов технически оправдано там, где есть чувствительные радиоприемники и мощные передатчики или излучатели помех.

Применение таких конденсаторов оправданно там, где возможно погасить помехи в заданной полосе частот таким способом- примером может быть в том числе и то что вы озвучиваете, но далеко не только они.

Это крайне редкое применение. Конечно, мобильников кругом полнО, да вот только разработчиков мобильников раз-два и обчелся.

Это крайне распространенное применение в крайне распространенной ситуации- что касается конкретно мобильников то в контексте задачи эти конденсаторы играют далеко не первую роль.

На всякий случай- для всех интересующихся: берем первую попавшуюся ссылку на семейство таких конденсатором и смотрим характер внесенных потерь, частоты и применение: http://www.mouser.com/catalog/specsheets/M...NF%20Series.pdf

Эскизы прикрепленных изображений

 

[=AK=]

Увы- не ошибаюсь . Гуглите конструкцию таких конденсаторов и там смотрите чем достигнуто низкое значение ESL(еще называют residual inductance, что более правильно, так как это не вполне последовательная индуктивность если смотреть на модель в направлении "сигнал- земля"). В силу особенностей технологи опять же там также низкий и ESR.

Увы, ошибаетесь. ESL у 3-выводных SMD конденсаторов хуже, чем у "широких" кондесаторов (т.е. конденсаторов с электродами на широкой стороне корпуса) - просто в силу геометрических причин. И уж тем более хуже, чем у конденсаторов типа мюратовских LLM, где много электродов по периметру чередуются для того, чтобы их взаимная индуктивность уменьшила ESL до предела.

Ничего там интегрального нет, это все тот же конденсатор. Слово "интеграция" подразумевает интегрирование, т.е объединение с чем-то, с некой другой структурой- там этого в помине нет.

Чтобы вы поняли, о чем идет речь, вот картинка с эквивалентными схемами обычного и трехвыводного конденсатора. Как видно, согласно своей эквивалентной схеме трехвыводной конденсатор представляет собой полноценный Т-образный LC-фильтр, т.е. является интегральным фильтром. Поэтому, кстати, та же Мюрата размещает 3-выводные конденсаторы в каталоге фильтров, а не в каталоге конденсаторов.

Легко видеть, что по сравнению с обычными конденсаторами улучшение характеристик имеется, но, за счет паразитной индуктивности земляного вывода, не сказать чтобы радикальное. Зато цена и взаимозаменяемость - гораздо хуже.

[gte]

Легко видеть, что по сравнению с обычными конденсаторами улучшение характеристик имеется, но, за счет паразитной индуктивности земляного вывода, не сказать чтобы радикальное. Зато цена и взаимозаменяемость - гораздо хуже.

Это как интерпретировать картинки. Можно и так.

Конденсатор служит локальным источником энергии для потребителя. Уменьшение индуктивности в цепи конденсатор - потребитель это важный показатель такого применения. Индуктивность цепи трехвыводный конденсатор - потребитель уменьшена за счет конструктива, а значит конденсатор работает эффективнее.
При этом, одновременно, ослаблено влияние пикового потребление на основную цепь питания.

Вот если бы при таком конструктивном "делении" индуктивности горячего вывода на две индуктивности, индуктивность цепи потребителя не изменилась, тогда целью такого деления было бы создание фильтра. Но индуктивность в цепи конденсатор - потребитель заметно уменьшилась.
Основная функция сглаживания пикового потребления улучшена. Т.е. такой конденсатор в цепи питания будет работать лучше. Получаются одни плюсы, кроме стоимости.

P.S. Стоит еще обратить внимание, что это не проходной конденсатор, а конденсатор с тремя выводами.

Сообщение отредактировал Herz - Aug 19 2015, 07:35

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[=AK=]

Вот если бы при таком конструктивном "делении" индуктивности горячего вывода на две индуктивности, индуктивность цепи потребителя не изменилась, тогда целью такого деления было бы создание фильтра. Но индуктивность в цепи конденсатор - потребитель заметно уменьшилась.

Почему она уменьшилась? На примере трехпроводного выводного конденсатора хорошо видно, что она осталась прежней.

P.S. Стоит еще обратить внимание, что это не проходной конденсатор, а конденсатор с тремя выводами.

Вы можете сказать в чем, по-вашему, разница между ними? Это вопрос терминологии, так что лучше его прояснить, прежде чем двигаться дальше.

[Plain]

еще обратить внимание, что это не проходной конденсатор, а конденсатор с тремя выводами

вопрос терминологии, так что лучше его прояснить, прежде чем двигаться дальше

Например, график работы подлинно проходного конденсатора на третьей странице:
 20to22.pdf ( 70.25 килобайт ) Кол-во скачиваний: 246

Там же все остальные графики всех прочих конструкций конденсаторов отчётливо говорят, что они ни разу не являются такими же идеальными ФНЧ, как он.

Касательно всех попавшихся на глаза рекламных буклетов трехвыводных конденсаторов — за отсутствием разводки общего провода, это всё филькины грамоты, и не более.

Простая физика говорит, что для уменьшения индуктивности общего провода требуется увеличивать его сечение, чему полностью соответствуют продольные конденсаторы, но никак та пара ниток по бокам пресловутых NFM21HC.

И повторю, за отсутствием указания материала диэлектрика и его марки, нормальный инженер никогда не применит такую деталь в ответственных задачах.