Pourquoi voudriez-vous empiler une résistance et un condensateur les uns sur les autres?

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J'ai hérité d'un amplificateur de charge / circuit de mise en forme de mon prédécesseur. Quand il a voulu faire un filtre passe-bas avec conversion courant-tension, il avait un circuit standard comme:

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Il ferait une empreinte unique pour R9 et C11 et les souder les uns sur les autres comme ceci:

PCB avec composants de rétroaction empilés

Quelles raisons aurait-il pu avoir pour concevoir le circuit de cette façon? Je n'ai vu cette technique particulière nulle part ailleurs. À mon avis, cela semble problématique, à la fois du point de vue de l'assemblage et de la minimisation du chemin de rétroaction du condensateur. Pour ce qu'il vaut, le circuit est conçu pour traiter des impulsions extrêmement courtes (~ 4 ns).


Edit: Merci pour les commentaires perspicaces! L'idée derrière ce circuit est, en effet, d'élargir les impulsions générées par, dans ce cas, une diode PIN . Le condensateur est COG +/- 10%.

Pour approfondir ma confusion concernant ce circuit, je conviens que les parasites sont modifiés par empilement. Mais j'aurais dû mentionner que le condensateur et la résistance sont tous les deux 0603 (si ce n'était pas clair sur la photo). J'aurais pensé que si le concepteur était préoccupé par les parasites, sa première étape aurait été de réduire la taille des composants.

Je corrige quelques autres problèmes avec la carte et je voulais m'assurer que je ne manquais pas quelque chose de critique dans cette entreprise d'empilage. Merci encore pour la perspicacité utile.

Seth
la source
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C'est certainement un moyen de faire face à l'inductance parasite ...
Ignacio Vazquez-Abrams
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Le circuit a une fréquence de coin de 40 kHz. Je ne pense pas que l'inductance parasite soit un problème ici. Cependant, étant donné la capacité conçue de 4 pF, la minimisation de la capacité parasite pourrait être ce qui est prévu. J'examinerais également attentivement les fonctionnalités de mise en page telles que les découpes au sol sous ces pièces et les fils qui s'y connectent.
The Photon
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@EugeneSh., À l'exception du fait que la sérigraphie a les deux désignations.
The Photon
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Le premier problème est que l'OPA846 n'est pas stable avec des gains inférieurs à 7, donc sans le détail de la "soi-disant" source actuelle, cette question me semble morte. Il est plus probable que l'ingénieur a "appris" cette astuce à partir d'une conception qui l'a utilisée pour une raison différente.
Andy aka
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@Seth - cette photodiode a une capacité propre de 3000 pF et cela signifie que l'ingénieur qui a conçu le circuit n'a aucune idée de ce qu'il fait - que la valeur de 4 pF sera erronée et que le circuit souffrira de très mauvaises valeurs de bruit. Le 4 pF devrait être beaucoup plus élevé et la nécessité de l'avoir au-dessus de la résistance est maintenant annulée. Si la photodiode était peut-être ~ 40 pF alors oui, il pourrait y avoir une raison mais pas quand elle est de 3000 pF !!!
Andy aka

Réponses:

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Oubliez les 40 kHz - ce type de circuit aime vraiment osciller à très haute fréquence - la résistance de rétroaction est presque ouverte (1 M) à hautes fréquences par rapport à quelques pF et l'amplificateur a un produit gain-bande passante de 1,75 GHz . À cet égard, il est similaire à un amplificateur à transimpédance à photodiode. Plus important encore, vous mesurez des entrées à très haute fréquence.

Il me semble qu'il veut minimiser ainsi que contrôler la valeur de la capacité parasite sur l'entrée inverseuse et à travers le cap de 4pF. Aux hautes fréquences (comme le sous-entendent les impulsions de 4 ns et le ralentissement de l'amplificateur), il s'agit essentiellement d'une tension de sortie du circuit capacitif, le courant d'entrée étant intégré dans le temps divisé par ~ 4pF. Le condensateur de rétroaction (d'intégration) de 4pF (et la capacité d'entrée de l'amplificateur) ne sont pas beaucoup plus grands que la capacité parasite des traces et des pads. Même la résistance elle-même ajoute peut-être 1% à la capacité (en supposant 0603).

Bien sûr, ce genre de chose apparaît parfois comme une `` amélioration de champ '' (par exemple, un amplificateur oscille de sorte qu'un capuchon est collé au-dessus des résistances de rétroaction), mais c'était clairement intentionnel dans ce cas.

Spehro Pefhany
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Vous avez raison de supposer que ce circuit agit comme un amplificateur de transimpédance et que les composants sont 0603. Ma pensée actuelle est que cela est superflu car le condensateur est de +/- 10% et nous ajoutons seulement 1% en raison des fils 0603. J'imagine que nous pourrions réduire cela davantage en substituant 0402 (ou même 0201, étant donné la faible dissipation de puissance) ou imagineriez-vous un avantage restant?
Seth
Les traces et les pads auraient probablement beaucoup plus de capacité que la minuscule capacité de bout en bout d'un 0603, mais je soupçonne que les avantages sont en fait marginaux.
Spehro Pefhany
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Comme l'a dit @ IgnacioVazquez-Abrams, il s'agit d'une méthode courante pour réduire l'inductance parasite qui pourrait conduire à des oscillations indésirables. J'ai d'ailleurs vu cette méthode utilisée assez souvent, notamment dans des circuits plus sensibles aux inductances et oscillations excessives. Autrement dit, il améliore les performances du filtre.

Dans les circuits plus lents où l'inductance parasite peut ne pas poser autant de problème, cette méthode pourrait toujours être utilisée pour économiser de l'espace sur le PCB dans les conceptions à haute densité.

Ce n'est certainement pas idéal pour la production car je doute que les machines pick & place soient vraiment conçues pour cela. J'imagine que cela devrait être fait à la main, ce qui augmenterait les délais et les coûts.

Bien que ce ne soit pas le cas dans votre exemple particulier, cette méthode peut également être utilisée pour ajuster les valeurs de résistance / capacité. Si la résistance est un peu trop élevée, on pourrait placer une autre résistance par-dessus pour réduire la résistance équivalente. De même, placer un condensateur sur un autre condensateur augmentera la capacité.

DerStrom8
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Cette construction a-t-elle un sens dans un filtre avec une fréquence de coin de 40 kHz?
The Photon
Hmm, c'était peut-être juste pour économiser de l'espace. J'ai édité ma réponse.
DerStrom8
C'est parce que pour une raison quelconque, ils utilisent 4pF, et ils en ont besoin pour être assez précis. Sinon, la bande passante variera considérablement
Gregory Kornblum
J'ai vu des condensateurs CMS à double empilement dans des circuits RF comme procédure standard. Le travail pour en ajouter manuellement un au-dessus d'un autre est faible. Je les ai maintenus en place avec un cure-dent. Tack souder une extrémité, puis l'autre, puis ajouter de la soudure des deux côtés pour une connexion solide. La soudure sur la photo est très brillante comme la soudure étain / plomb.
Sparky256
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@ Sparky256 Je ne dis pas que c'est difficile à faire à la main, je dis juste que le fait que cela doit être fait à la main augmente le temps et les coûts requis pour le processus d'assemblage.
DerStrom8