Condensateurs de bypass entre via et puce?

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Dans Bouchons de découplage, disposition des PCB , trois variantes de placement des bouchons de dérivation sont présentées:

Placement

Dans les commentaires, il est mentionné que C19 est la pire approche, C18 légèrement meilleure et C13 la meilleure façon, ce qui est quelque peu contraire à ma compréhension, alors j'aimerais avoir des éclaircissements.

Je m'attendrais à ce que la disposition du C19 soit presque optimale:

  • le condensateur est placé en ligne entre les vias et les plans d'alimentation, de sorte que les composants haute fréquence peuvent être filtrés de manière optimale
  • les vias ne sont pas trop éloignés

J'utiliserais probablement des traces plus larges entre le condensateur et les vias (l' AN574 d'Altera le suggère).

C13 est un peu plus proche de l'IC, mais les vias sont à l'extrémité de la connexion, donc je m'attendrais à un comportement pire aux hautes fréquences (probablement trop élevé pour avoir de l'importance, mais ...)

La disposition C18 est la pire:

  • les vias sont éloignés, augmentant l'impédance inductive
  • la boucle est assez grande
  • mêmes problèmes que C13 avec ondulation haute fréquence

Où vais-je mal avec mon analyse?

pcb-design bypass-capacitor Simon Richter
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Peut-être que je manque quelque chose, mais je ne vois pas beaucoup de différence entre les trois, en supposant une carte à 4 couches avec des plans d'alimentation sous la puce. Le C13 a un peu plus de résistance des capuchons aux avions de puissance, il pourrait donc montrer moins de résonances. Je serais beaucoup plus impatient de croire les affirmations si l'auteur pouvait montrer empiriquement que l'une est nettement meilleure que l'autre (avec un TDR ou autre).
Spehro Pefhany

Réponses:

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L'approche EMC droite est C19 car l'ondulation haute fréquence générée à partir du circuit intégré est acheminée sur les plots C19 et est donc filtrée.

Gardez à l'esprit la fréquence de résonance. Si le bruit est généré à> 300 MHz, un condensateur 100nF 0603 (1608 métrique) "classique" est trop grand car sa fréquence de résonance est à environ 20 MHz et sur des fréquences plus grandes que cela, il commence à fonctionner comme une inductance. Un condensateur avec 1nF ou 100pF serait nécessaire ici.

Pour simuler que vous pouvez nous REDEXPERT ou SimSurfing . La taille et la tension nominale du condensateur jouent également un grand rôle.

Il y a deux aspects:

  • Réduction du bruit et de l'ondulation haute fréquence
  • Alimentation électrique pour l'IC

Le résultat de ces deux considérations est d'utiliser plusieurs condensateurs dans différentes technologies:

  1. Quelques centaines de pF à quelques nF (par exemple 100pF à 3,3nF en 0402 ou 0603) aussi près que possible de la manière C19 (route du CI au condensateur, puis descendez aux avions avec vias)
  2. Un capuchon en céramique plus grand avec quelques centaines de nF (100nF - 1uF)
  3. Une casquette en tantale avec quelques uF

C'est mon approche pour réduire la CEM.

zaan
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L'essentiel ici est de savoir comment vous pensez de la mise en page. Le C19 empêchera en effet les hautes fréquences de la puce de pénétrer dans les rails, et vice versa, mais vous n'essayez pas de filtrer le bruit des hautes fréquences (au moins généralement), vous essayez de minimiser l'impédance à travers les rails d'alimentation du perspective du CI .

En effet, C13 a le condensateur et les rails d'alimentation en parallèle sur les connexions d'alimentation de la puce. C19 les a en série et C18 est un mélange des deux.

Connor Wolf
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Le condensateur et les plans de puissance sont électriquement en parallèle dans les trois cas. La seule différence est la localisation relative des inductances parasites des vias et des traces.
Dave Tweed
Je pense que je peux voir comment cette disposition diminue l'impédance des traces, et l'inductance des vias pourrait en fait être bénéfique ici car la tension d'alimentation dépasserait après une période de forte consommation de courant, rechargeant les condensateurs plus rapidement. Cependant, cela signifie également que ce dépassement atteindrait le CI en premier. Je ne sais pas ce qui est préférable dans la pratique.
Simon Richter