Substituição do capacitor de tântalo por capacitor de cerâmica para amplificadores de operação (Op Amps)

Eu estou tentando construir amplificador não inversor com certo amplificador operacional; THS3491

A folha de dados está vinculada abaixo.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ths3491.pdf

Na página 25, há um diagrama de configuração não inversor.

E na página 35, há diretrizes para desacoplar capacitores

Ele diz "Use capacitores de dissociação de tântalo maiores (com um valor de 6,8uF ou mais) que sejam eficazes em frequências mais baixas ..."

Eu tinha uma experiência tão ruim com capacitores de tântalo, então queria evitar usá-los.

Posso substituir capacitores de tântalo por cerâmicos?

Pesquisando no StackExchange, encontrei várias páginas com problemas semelhantes;

Capacitores de tântalo vs. capacitores de cerâmica

MLCC vs Tântalo: Para dissociação, entrada no regulador e redução de ondulações

A resposta foi que não há problema em usar cerâmica, mas não tenho tanta certeza, porque estou lidando com Op Amps. Eu procurei mais;

http://www.dataweek.co.za/news.aspx?pklnewsid=27008

No site acima, eles recomendam o uso de cerâmica sobre o tântalo, pois os capacitores de cerâmica têm mais vantagens sobre o tântalo.

Mas, tudo bem substituir o tântalo por capacitores de cerâmica?

operational-amplifier capacitor

— user65452
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Para desacoplar capacitores, sim, desde que você possa encontrar tamanhos semelhantes (o que talvez não seja, provavelmente esse foi o motivo dos tântalo). Para capacitores no caminho do sinal, você precisa ter mais cuidado, pois a maioria dos dielétricos cerâmicos sofre efeitos piezo (vibrações e tais geram tensões que aparecem como ruído), efeitos de polarização DC (capacitância reduzida à medida que a polarização DC no capacitor aumenta), e efeitos de temperatura. A cerâmica C0G / NP0 é normalmente usada neste caso, porque é uma das poucas cerâmicas que não sofrem de nenhum desses efeitos.

— DKNguyen

Provavelmente é uma folha de dados mais antiga. Há 20 anos, o tântalo era a solução de baixo ESR para . Hoje usamos cerâmica.

C \geq 1 μ F

$C \ge 1\mu\mathrm{F}$

— TimWescott 8/03/19

OOI e possivelmente OT, que experiências ruins você teve com as cápsulas de tântalo?

— james

O tântalo ainda tem seu lugar, mesmo com o advento dos polímeros eletrolíticos e dos altos MLCCs de C / V. Principalmente no custo, quando você está nas poucas centenas de uF e 'entre' cerâmica e (lata pequena, alto desempenho) eletrolítico. Reduzimos o tântalo em 50% na voltagem e não tivemos falhas no tant pirotécnico depois de fazer isso.

— Cursorkeys 8/03/19

Respostas:

Na maioria dos circuitos, sim. E no seu circuito isso seria bom.

Capacitância é apenas capacitância e os valores de capacitância dos MLCCs cerâmicos aumentaram bastante nas últimas décadas, levando a uma aplicabilidade muito mais ampla (e à contínua escassez de produção).

Mas você deve estar ciente de algumas advertências que são exclusivas da cerâmica:

Em alguns circuitos, a ESR capacitiva é uma parte necessária do circuito, um valor mínimo é esperado e a cerâmica tende a ter uma ESR extremamente baixa. Em alguns casos, isso pode levar a instabilidade e oscilações. Uma preocupação particular seria a entrada de comutadores conversores CC-CC e cabos de alimentação CC longos que podem ser conectados ao vivo.
Os MLCCs tendem a ter dependências de tensão muito fortes. Estes podem perder 60% ou mais do seu valor de capacitância sob o viés de CC. Além da perda capacitiva, esse é um comportamento não linear que pode ser motivo de preocupação em alguns circuitos.
A cerâmica dos MLCCs é piezoelétrica. Quaisquer gradientes de vibração ou temperatura podem causar a injeção de ruído no circuito. E, em algumas aplicações de comutação, você realmente ouvirá o zumbido nos capacitores, o que pode levar a falhas mecânicas.

— Edgar Brown
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Um dos aspectos mais importantes das propriedades piezoelétricas é o ruído audível, que pode ser bastante perturbador se a frequência de trabalho de uma tampa grande estiver na faixa audível.

— Dmitry Grigoryev

Obrigado, vou verificar a ESR e ver se está em uma faixa razoável.

— user65452

Sim, tudo bem do ponto de vista dos amplificadores operacionais. Tenha cuidado com o coeficiente de tensão dos capacitores, você pode precisar de capacitância nominal de 10uF ou 20uF para obter 6,8uF na tensão de polarização de 15V (eles têm um grande coeficiente de tensão). (como um aparte, isso é meio que um CFA na faixa de GHz, então os capacitores de cerâmica menores (100nF + 100pF) são realmente importantes nessa aplicação em particular, veja o comentário de Peter Smith sobre o uso de tampas de geometria reversa para as capacitâncias mais baixas - elas têm terminais ao longo dos lados longos do chip, de modo a menos impedância parasitária em série).

Por exemplo, aqui está um capacitor de 25V 10uF 1210 que normalmente cai cerca de -35% a uma polarização de 15V. Capacitores menores provavelmente serão piores.

Do ponto de vista do sistema, ter vários capacitores ESR muito baixos ignorando as fontes pode causar problemas de estabilidade com a regulamentação da fonte de alimentação. Se for um suprimento de laboratório ou reguladores lineares 7815/7915, não será um problema (pelo menos com o 7815), mas com reguladores lineares LDO ou reguladores negativos, isso poderá causar problemas.

— Spehro Pefhany
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Navegue aqui, prestando atenção à capacitância nominal, tensão nominal e embalagem para ter uma ideia de como as coisas são afetadas (sim, a embalagem afeta a queda de capacitância com o viés de DC): ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcid= pt-br

— DKNguyen 7/03/19

O OP pode querer usar dispositivos de geometria reversa para desacopladores de alta frequência para ajudar a minimizar a indutância. (0306 ou 0508, talvez)

— Peter Smith