Les condensateurs de découplage sont-ils nécessaires avec la batterie?

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Actuellement, je lance tous mes gadgets avec des batteries et n'utilise pas de condensateurs de découplage. Sont-ils généralement nécessaires / utiles pour puiser de l'énergie dans une batterie?

M. hérisson
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Réponses:

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En termes généraux, vous devriez toujours les utiliser. C’est simplement quelque chose qui ne peut pas vous nuire, mais qui peut causer de graves problèmes à ignorer.

Vous n’avez probablement pas constaté de problèmes majeurs avec vos batteries car elles sont placées relativement près de vos puces et parce qu’elles ont une résistance interne à atténuer les signaux de fréquence plus élevée.

Cela pourrait toujours causer des problèmes de puissance dans les signaux de fréquence supérieure. Si un microcontrôleur fonctionne à 20 MHz, vous avez 206 impulsions de courant tirées par seconde. Cela peut ne pas sembler être un gros problème, mais si suffisamment d'entrées changent en même temps, vous risquez de provoquer un rebond de masse ou de nombreux problèmes similaires liés à des chemins d'inductance élevés vers la masse.

Le wikipedia article a une certaine expérience si elle aide.

Petit plus sur la terminologie de condensateur de découplage

Le rôle d'un condensateur de découplage est de "découpler" l'alimentation de vos périphériques par rapport au reste du circuit. Si un condensateur de découplage fait son travail, vous ne mesurerez que la consommation de courant continu. Ils enlèvent la vague AC.

Il existe différents termes pour découpler les condensateurs.

Les condensateurs en vrac agissent comme de grandes sources d'énergie pouvant fournir de l'énergie pendant des périodes de temps; elles sont indispensables à la fonctionnalité. Sans capuchon de filtre en vrac, vous aurez besoin d'un courant dépendant du temps car votre puce est alimentée tout au long de son cycle.

Les condensateurs de dérivation ont souvent une valeur inférieure et sont conçus pour mettre fin aux fréquences plus élevées. Comme la fréquence réduit votre impédance diminue pour les condensateurs. Un condensateur de valeur inférieure a une impédance plus élevée. Ces petits condensateurs sont l’épine dorsale des ondes de terminaison plus hautes.

Les condensateurs de décennie sont un autre terme pour les capsules de dérivation, mais leur nom en dit plus. Si votre capuchon de filtre en vrac est de .1uF, vos plafonds de décade seront respectivement de .01uF, .001 et même .0001uF, en fonction de vos activités. Normalement, je ne vois qu'une limite de 10 ans, mais je devais en utiliser 2 ou 3 auparavant.

Kortuk
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Pour votre information, la raison pour laquelle les condensateurs ont une décennie, c’est que l’ESR des capuchons diminue à mesure que le capuchon diminue. Par conséquent, si vous avez une situation très sensible au bruit ou si vous faites appel à de très fortes pointes de courant, un plafond de 0,01 pi pourrait être plus efficace qu'un plafond de 0,1 pi.
Connor Wolf
D'accord, il y a un composant d'impédance également, mais je serais d'accord.
Kortuk
condensateurs décennie: electronics.stackexchange.com/questions/3879/…
endolith
0,01 µF n’est plus efficace que 0,1 µF si le premier a un boîtier plus petit (ou un autre mécanisme de réduction de l’inductance). Toutes choses égales par ailleurs, un 603 0.01 uF ne donnera pas de meilleurs résultats qu'un 603 0.1 uF
ajs410
@ ajs410 - ... avec la seule réserve que les deux en parallèle réduisent l' ESR effective si elles sont bien disposées (pistes étroites, bien cousues, larges, etc ...)
DrFriedParts
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Le découplage ne consiste pas à lisser la puissance, il consiste à supprimer le bruit haute fréquence généré par les circuits générant des signaux à taux de balayage élevé, en particulier les circuits logiques.

Lorsqu'un nœud change de plusieurs volts en quelques nanosecondes, il faut un bref courant pour charger / décharger la capacité de ce nœud. Si vous avez un tas de câbles d'alimentation partagés de circuits intégrés, l'inductance dans les lignes d'alimentation signifie que ces courants de courant entrant dans un circuit intégré se traduisent par des creux de tension d'alimentation pour les autres circuits intégrés, ce qui peut faire basculer les choses dans des états non souhaités.

La raison pour laquelle vous collez un bon plafond haute fréquence sur chaque CI est de fournir individuellement ces bouffées de courant, ce qui permet de "découpler" les demandes d'alimentation des CI les unes des autres.

JustJeff
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@Nat Ryall - Eh bien, le lissage est pratiquement la même chose que le découplage, mais à une fréquence beaucoup plus basse. Fondamentalement, si vous avez une charge presque constante sur une batterie de taille correcte, vous pouvez probablement vous en sortir sans capacité volumineuse, MAIS, si votre système va activer des moteurs ou des relais, allumer un émetteur ou faire autre chose soudainement tirez dans les gobs de courant, ou même juste fluctuez sur une large plage, les condensateurs de masse sont une bonne idée, pour le même principe de base que le découplage.
JustJeff
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J'ajouterais que cette décision est principalement affectée par l'inductance et le courant. Si votre inductance donne une charge de 500 ohms à la fréquence souhaitée, mais que votre courant est toujours inférieur à 500 uA, votre chute de tension peut probablement être ignorée. Si la chute est trop importante, vous devez disposer de capuchons pour délivrer une alimentation haute fréquence et utiliser vos lignes électriques inductives pour des courants plus proches du courant continu.
Kortuk
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Ils sont utiles car les appareils qui consomment de l'énergie peuvent également causer des ondulations - pas seulement le régulateur. Par exemple, un microcontrôleur consommera plus de courant sur un front montant d’horloge et moins. Ce tirage entraîne une légère baisse de la tension d'alimentation. Si tout fonctionne avec la même horloge, la situation empire. Avec un condensateur sur les broches d’alimentation, une réserve est disponible pour minimiser cette ondulation. C'est une bonne idée.

AngryEE
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Une batterie a une résistance interne. Les impulsions de courant consommées par les microcontrôleurs et toute autre logique numérique peuvent provoquer des creux dans la tension de la batterie. Un capuchon de découplage en vrac (environ 10 µF) entre les rails d'alimentation est nécessaire pour éviter des problèmes d'immersion importants. N'oubliez pas que de petites limites de 100 nF sont également nécessaires sur les Vdd de tous les circuits intégrés logiques numériques pour fournir une source de courant locale. L’inductance des traces sur votre circuit imprimé les rend nécessaires, sinon vous pourrez découvrir que des bugs étranges et inhabituels affectent votre circuit.

Thomas O
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Je suggérerais contre l'apprentissage qu'il existe une capacité définie pour les choses. J'ai utilisé des puces nécessitant 10uF comme source de courant locale.
Kortuk
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Bon point, mais je dirais que 10µF est un condensateur massif, pas vraiment un condensateur de découplage.
Thomas O
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Quelle est la différence entre "condensateur en vrac" et "condensateur de découplage"? Qui est un synonyme de "condensateur de dérivation"?
endolithe
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Un condensateur de masse AFAIK est placé près des rails d'alimentation de la batterie / source d'alimentation et à proximité de grands groupes de composants; un condensateur de découplage est placé à côté des broches Vdd. Les deux sont des condensateurs de dérivation.
Thomas O
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il tente toujours de dissocier des groupes de composants d’autres groupes de composants, et les circuits intégrés d’attirance de courant plus grands ont souvent un condensateur massif.
Kortuk
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Chaque fois qu'un transistor change d'état dans un système numérique, il faut un tout petit peu de courant pour commuter. Des tonnes de transistors dans une puce logique ou un microcontrôleur changent presque au même instant. Lorsque cela se produit, la puissance consommée par la puce augmente brièvement. Les condensateurs de dérivation (ou de découplage) aident à fournir cette alimentation de sorte que ces brèves pointes de charge ne provoquent pas la chute de la tension d'alimentation sur les autres puces. (Surtout que les autres puces pourraient avoir brièvement besoin de leur propre courant en même temps.)

C'est pourquoi vous voulez des bouchons très rapides (petits, ESR bas) situés près de chaque CI, aussi près que possible des broches d'alimentation.

Les gros capuchons situés près de l'alimentation fournissent le courant nécessaire pour transporter la charge tandis que l'alimentation en courant alternatif passe à 0 V, tandis que les capuchons de petite / moyenne taille situés près de l'alimentation aident à remplir les capuchons de dérivation dispersés dans tout le tableau.

Peter Bierman
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