Atualmente, eu uso todos os meus aparelhos com baterias e não uso capacitores de desacoplamento. Eles geralmente são necessários / úteis ao extrair energia de uma bateria?
Atualmente, eu uso todos os meus aparelhos com baterias e não uso capacitores de desacoplamento. Eles geralmente são necessários / úteis ao extrair energia de uma bateria?
Respostas:
Em termos gerais, você deve sempre usá-los. É simplesmente algo que não pode prejudicá-lo, mas pode causar sérios problemas a serem ignorados.
Provavelmente, você não viu nenhum problema grave com suas baterias porque elas são colocadas relativamente próximas aos seus chips e porque possuem uma resistência interna para desprezar os sinais de frequência mais alta.
Isso ainda pode causar problemas de energia em sinais de frequência mais alta. Se um microcontrolador funciona a 20 MHz, você está tendo 20e6 pulsos de corrente puxados por segundo. Isso pode não parecer um grande problema, mas quando entradas suficientes são alteradas ao mesmo tempo, você pode causar quedas de terra ou muitos problemas semelhantes que acompanham caminhos de alta indutância.
O artigo da Wikipedia tem alguns antecedentes, se ajudar.
O trabalho de um capacitor de desacoplamento é "desacoplar" o consumo de energia dos dispositivos do restante do circuito. Se um capacitor de desacoplamento fizer seu trabalho, você medirá apenas o consumo de energia CC. Eles removem a onda CA.
Existem termos diferentes para desacoplar capacitores.
Os capacitores a granel atuam como grandes fontes de energia que podem fornecer energia por períodos de tempo, e são necessárias para a funcionalidade. Sem uma tampa de filtro a granel, você terá que ter corrente dependente do tempo, pois seu chip aciona seu ciclo.
Os capacitores de derivação geralmente têm um valor mais baixo e são projetados para terminar frequências mais altas. À medida que a frequência reduz, sua impedância diminui para os capacitores. Um capacitor de valor menor tem uma impedância mais alta. Esses pequenos capacitores são a espinha dorsal de terminar ondas de frequência mais alta.
Capacitores de década são outro termo para limites de derivação, mas o nome implica mais. Se a tampa do filtro a granel for .1uF, as tampas da década serão 0,01 uF e 0,001 e até 0,0001 uF, dependendo do que você estiver fazendo. Normalmente, vejo apenas o limite de 1 década, mas tive que usar 2 ou 3 antes.
A dissociação não se trata de suavizar a energia, é a supressão do ruído de alta frequência gerado por circuitos que geram sinais de alta taxa de rotação, especialmente circuitos lógicos.
Quando um nó muda através de vários volts em questão de nanossegundos, é necessária uma pequena quantidade de corrente para carregar / descarregar a capacitância naquele nó. Se você tem um monte de fios de fornecimento de ICs compartilhados, a indutância nas linhas de suprimento significa que as ondas de corrente que entram em um IC se traduzem em quedas de tensão de fornecimento para os outros ICs, e isso pode levar a estados não desejados.
A razão pela qual você coloca um bom limite de alta frequência em todos os CIs é fornecer individualmente esses goles de corrente, 'dissociando' as demandas de fornecimento dos CIs umas das outras.
Eles são úteis porque os dispositivos que consomem energia também podem causar ondulações - não apenas o regulador. Por exemplo, um microcontrolador consumirá mais corrente em uma borda ascendente do relógio e menos caso contrário. Esse consumo faz com que a tensão de alimentação seja reduzida levemente. Se tudo estiver correndo no mesmo relógio, piora. Com um capacitor nos pinos de energia, há uma reserva disponível para minimizar essa ondulação. É uma boa ideia.
Uma bateria tem uma resistência interna. Os pulsos de corrente consumidos pelos microcontroladores e outras lógicas digitais podem causar quedas na tensão da bateria. Uma tampa de desacoplamento a granel (10 µF ou mais) nos trilhos de força é necessária para evitar que grandes quedas causem problemas. Não se esqueça de que tampas pequenas de 100nF também são necessárias nos Vdds de todos os CIs de lógica digital para fornecer uma fonte de corrente local. A indutância de traços no seu PCB tornará isso necessário, ou você poderá descobrir que erros estranhos e incomuns estão afetando seu circuito.
Toda vez que um transistor muda de estado em um sistema digital, é preciso um pouquinho de corrente para alternar. Toneladas de transistores em um chip ou microcontrolador lógico estão mudando quase no mesmo instante. Quando isso acontece, a energia consumida pelo chip aumenta rapidamente. Os capacitores de desvio (ou desacoplamento) ajudam a fornecer essa energia, para que esses breves picos de carga não causem queda na tensão de alimentação de outros chips. (Especialmente porque os outros chips podem estar precisando brevemente de seu próprio aumento de corrente ao mesmo tempo.)
É por isso que você deseja tampas muito rápidas (pequenas, com baixa ESR) localizadas perto de cada CI, o mais próximo possível dos pinos de alimentação.
As tampas grandes próximas à fonte de alimentação fornecem a corrente para transportar a carga enquanto a fonte CA passa por 0V, e as tampas pequena / média próximas à fonte ajudam a encher as tampas de derivação espalhadas por toda a placa.