A quoi sert un condensateur de découplage à proximité d'un condensateur réservoir?

J'ai vu des circuits dans lesquels un condensateur de découplage est utilisé ainsi qu'un condensateur à réservoir, comme celui-ci (C4 et C5):

J'ai lu des informations sur les condensateurs de découplage et, pour moi, il semblerait qu'ils soient conçus pour supprimer les petites fluctuations de la tension d'alimentation. Puis j'ai pensé - n'était-ce pas aussi le but d'un condensateur à réservoir ? Pourquoi le condensateur réservoir ne serait-il pas en mesure de filtrer les petites fluctuations s'il est capable de filtrer les grandes fluctuations?

Je sens donc que j'ai un malentendu de base ici. Quel est le but d'un condensateur de découplage à côté d'un condensateur réservoir, lorsque nous supposons que nous plaçons les deux à égale distance de la partie consommant de l'énergie? Ou bien le seul avantage du condensateur de découplage est-il qu'il est plus petit et peut donc être facilement placé plus près de la partie consommant de l'énergie?

La raison la plus probable est que cela est dû au fait que, dans la réalité, les condensateurs n’ont pas une bande passante infinie. En règle générale, plus la capacité du condensateur est élevée, moins il sera capable de réagir aux hautes fréquences, tandis que les condensateurs de petite valeur réagissent mieux aux hautes fréquences, comme le montre le graphique ci-dessous. L'utilisation simultanée de deux condensateurs de valeurs différentes est simplement utilisée pour améliorer la réponse du filtrage.

Comme vous le dites, un capuchon de découplage et un capuchon de réservoir d'alimentation en vrac ont deux objectifs différents. Vous avez raison de dire que le capuchon de découplage doit être physiquement proche du consommateur du pouvoir qu’il découple. Le bouchon peut être situé n’importe où sur le réseau électrique, car il s’agit de courants de basse fréquence.

Cependant, l'hypothèse erronée que vous faites est de supposer qu'un placement schématique implique un placement physique. Ce n'est pas. Dans un bon schéma, il y aura une allusion au placement physique. Dans ce cas, nous ne pouvons pas savoir si le condensateur de découplage (C5) est physiquement proche de IC1 (où il devrait être) ou non.

Personnellement, je ne dessinerais pas un schéma de cette façon pour exactement cette raison, et je pense que cela est irresponsable. Cependant, le logiciel de capture schématique générera la même liste Internet dans les deux cas, de sorte que les détails dépendent vraiment de l'emplacement. Sans diagramme de mise en page, vous ne pouvez tout simplement pas savoir. Je tire habituellement les capuchons de découplage physiquement près de leurs parties pour donner un indice que c’est ce que j’ai voulu et que j’y ai pensé. C’est l’un des problèmes que j’ai évoqués lorsque je parle de la façon de dessiner de bons schémas à l’ adresse https://electronics.stackexchange.com/a/28255/4512 .

Malheureusement, il existe beaucoup de schémas mal dessinés.

Lorsque deux ou plusieurs condensateurs de découplage de valeurs différentes sont utilisés en parallèle, il est nécessaire de prendre en compte la résonance parallèle qui se produit entre les deux réseaux.

Clayton Paul a décrit ce phénomène. Considérons un couplage parallèle des condensateurs C1, C2, de valeurs différentes et C1 >> C2, avec les parasites L1 et L2 approximativement identiques (L1 = L2) (figure 1.A).

$f_1$$f_2$

$f_1$$f_1$

$f_2$$f_2$

$f_1 < f < f_2$

Nous pouvons donc en conclure que le découplage sera amélioré aux fréquences supérieures (et inférieures) à la fréquence de résonance des deux réseaux de condensateurs.
Le découplage sera en réalité pire à certaines fréquences entre ces deux fréquences de résonance, en raison de la pointe d'impédance provoquée par le réseau résonant parallèle, qui est mauvais.

La principale différence entre les petits condensateurs et les grands condensateurs électrolytiques réside dans leur réponse en fréquence. Les condensateurs électrolytiques ont des spécifications médiocres pour les fréquences plus élevées et peuvent éventuellement échouer à cause du stress causé par le bruit haute fréquence. À leur tour, les hautes fréquences que le condensateur électrolytique ne filtre que partiellement peuvent bien se trouver dans la plage audible supérieure de votre amplificateur.

Le petit condensateur filtre facilement le bruit haute fréquence, mais a bien sûr peu d’effet sur le filtrage des ondulations de l’alimentation secteur basse fréquence.

Tous les condensateurs ne sont pas créés égaux ... Les plus gros condensateurs ne peuvent pas répondre aussi rapidement en raison de la résistance ESR et ESL (résistance série et inductance équivalentes), qui dépendent de leur composition.

Vous avez bien sûr la possibilité de vous rapprocher, comme vous l’avez mentionné, mais en général, un bon schéma aura des capacités plus volumineuses, plus lentes et plus grandes à mesure que vous vous écartez du circuit. les fréquences correspondantes à traiter chutent également, si cela est fait correctement.

Ce qui limite les petites capacités de découplage est l’auto-résonance du capuchon lui-même et l’inductance des fils de liaison dans l’emballage (toujours en fonction de l’emballage).

Ce schéma de mise à l'échelle hiérarchique se poursuit à l'intérieur du CI avec des nœuds critiques dotés de condensateurs locaux pour les événements à fréquence plus élevée. Bien sûr, ces bouchons à l'intérieur sont les plus chers et les plus petits de tous.