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?
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.
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.
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.
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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.
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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.
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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.
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