Параллельное включение блокировочных конденсаторов Опции

[ims]

Добрый день!

Для развязки питания цифровых схем обычно рекомендуется параллельное включение конденсаторов разных номиналов для получения низкого импеданса в широком диапазоне частот. Например, здесь для развязки питания STM32F103 ув. =AK= советует параллельное включение конденсатора 1мкФ и 4-х конденсаторов 10нФ.

Если взять эквивалентные схемы конденсаторов, например, для серии CGA3, и построить график зависимости модуля импеданса для параллельного включения 1мкФ и 4x10нФ, то получится кривая с резонансным подъемом на частотах 20-50МГц (желтая линия на графике). На частоте 35МГц импеданс параллельно включенных конденсаторов почти в 5 раз больше, чем импеданс каждого из конденсаторов по отдельности. Результат ожидаемый, поскольку в диапазоне частот между собственными резонансами конденсаторов фазы их импедансов различаются практически на 180 градусов, конденсаторы "мешают" друг другу.

Эффект заметный, однако о нем совершенно не упоминается в контексте проектирования развязки питания. Это действительно не важно? Или в реальных платах вредное взаимовлияние конденсаторов как-то нивелируется?

[ViKo]

Я высоту не менял, как была 0,254 мм, так и оставил. Не обратил внимания. Для четырехслойки она такой и будет.
Насчет 1 нГ/мм - я тоже так всегда прикидывал для сигнальных цепей. Но в данном случае проводники питания можно и нужно делать гораздо шире.

[Alexashka]

Но в данном случае проводники питания можно и нужно делать гораздо шире.

Совет правильный, но в данном случае речь не об этом. Ну пусть там будет не 15 нГн, а 10 или 5, пусть даже для ровного счета индуктивность уменьшится в 4 раза, это значит, что частота резонанса увеличится в 2 раза, т.е вместо 10 МГц будет 20. Сам резонанс (или антирезонанс) никуда не денется от этого.

[ViKo]

...индуктивность уменьшится в 4 раза, это значит, что частота резонанса увеличится в 2 раза, т.е вместо 10 МГц будет 20. Сам резонанс (или антирезонанс) никуда не денется от этого.

Станет намного менее заметным, поскольку раньше начнется действие конденсатора следующего (меньшего) номинала. Поэтому и логично ставить конденсаторы с небольшим шагом номиналов.

[Alexashka]

Станет намного менее заметным, поскольку раньше начнется действие конденсатора следующего (меньшего) номинала. Поэтому и логично ставить конденсаторы с небольшим шагом номиналов.

А вот симуляция с вами не согласна.

2 конденсатора 0,1мкФ + 10нФ, импеданс системы на первом антирезонансе при различных индуктивностях питания 7,4; 2,0; 1,1 Ом.


4 конденсатора 0,1мкФ + 10нФ + 1нФ + 100пФ, импеданс системы на первом антирезонансе при различных индуктивностях питания 7,7; 2,1; 1,2 Ом.


Особо разницы не вижу

Ну и для сравнения связка из четырех конденсаторов 0,1 мкФ типа GRM188R71E104KA01 даёт следующие значения импеданса (на тех же частотах): 0,19; 0,1 и 0,074 Ом. Чувствуете разницу?

[ViKo]

А вот симуляция с вами не согласна.
2 конденсатора 0,1мкФ + 10нФ, импеданс системы на первом антирезонансе при различных индуктивностях питания 7,4; 2,0; 1,1 Ом.
4 конденсатора 0,1мкФ + 10нФ + 1нФ + 100пФ, импеданс системы на первом антирезонансе при различных индуктивностях питания 7,7; 2,1; 1,2 Ом.
Особо разницы не вижу

А почему здесь должна быть разница? Одни и те же номиналы конденсаторов с "правильным" шагом.
Изначально речь шла про 1 мкФ + 0,01 мкФ. Вот там почувствуете разницу при разных индуктивностях.

Ну и для сравнения связка из четырех конденсаторов 0,1 мкФ типа GRM188R71E104KA01 даёт следующие значения импеданса (на тех же частотах): 0,19; 0,1 и 0,074 Ом. Чувствуете разницу?

Лучше бы на графики взглянуть. Тогда почувствуем по полной.

[ims]

Лучше бы на графики взглянуть. Тогда почувствуем по полной.

Графики |Z(f)| для схем из поста Alexashka #22: 0,1мкФ + 10нФ; 0,1мкФ + 10нФ + 1нФ + 100пФ; четыре конденсатора 0,1 мкФ. Добавочные индуктивности везде 2нГн.