Saya ingin menggunakan penyaringan catu daya tambahan untuk perangkat DAC, ADC, CPLD, dan OpAmp saya. Dalam pertanyaan ini saya mendapat poin tentang lokasi global untuk manik-manik ferit. Jika saya mengerti dengan benar, manik ferit harus diletakkan dekat dengan perangkat terlepas apakah itu merupakan penghasil derau, atau peredam derau. Tolong, koreksi saya jika itu bukan kasus umum. Saya melihat beberapa contoh skema di mana manik-manik ditempatkan sebelum atau di dalam sirkuit topi bypass:
Catatan untuk pic: Sumber daya adalah Vin, Chip adalah Vout
Apakah ada perbedaan yang signifikan antara kedua pendekatan di atas?
Jawaban:
Saya sedang meneliti informasi tentang kapasitor decoupling dan menemukan beberapa informasi tentang manik-manik ferit dari TI :
Saya percaya Anda harus memeriksa seperti apa spektrum switching Anda saat ini. Jika sirkuit digital Anda membutuhkan transien arus besar, Anda sebaiknya tidak menggunakan manik ferit.
Saya saat ini dari pola pikir bahwa manik ferit berguna dalam aplikasi tertentu, sangat spesifik, tetapi sebagian besar digunakan secara bebas sebagai bantuan band ketika masalah muncul yang harus diselesaikan dengan memeriksa jaringan pengiriman daya.
Meskipun akan menyenangkan untuk melihat beberapa grafik atau data lain, apa yang saya baca di sini dari TI kedengarannya masuk akal. Apa yang kalian pikirkan tentang itu?
sumber
Saya ingin Anda membaca dokumen ini . Beberapa poin penting yang saya catat di bawah ini: -
Ringkasan - mungkin lebih baik tidak menggunakan manik-manik ferit karena mereka hanya benar-benar mulai datang sendiri di atas 30 MHz.
Pada dasarnya saya pikir beberapa masalah yang mungkin Anda coba selesaikan sebaiknya ditinggalkan di arena "induktor" sementara mungkin gelombang 10MHz sq (dan yang lebih penting harmoniknya) mungkin ditangani dengan menggunakan manik-manik ferit.
Namun, saran saya umumnya adalah - gunakan pesawat ground diikuti dengan decoupling kapasitor yang sangat baik pada semua catu daya chip dan jika Anda dapat menggunakan resistor kecil memberi makan daya ke tempat-tempat rentan (mungkin 1 ohm hingga 10 ohm). Jika ini tidak terbukti berhasil, saya ingin tahu mengapa dan mungkin memperbaiki pembumian dan pemisahan sebelum memasukkan induktor dan tentu saja sebelum mempertimbangkan manik-manik ferit.
sumber
Saya tidak setuju dengan Spehro - gambar yang tepat jauh lebih baik, yaitu kurang resonansi. Sirkuit di sebelah kiri akan melihat "antiresonance" - Pada frekuensi tertentu dalam kisaran 100MHz, tutup 10uF akan mulai terlihat seperti induktor, sedangkan kapasitor .1uF akan tetap terlihat seperti kapasitor, membuat pasangannya berperilaku seperti sirkuit tangki LC. Sekitar frekuensi itu, sirkuit tangki ini tidak akan tenggelam atau sumber arus apa pun, melainkan hanya desir itu bolak-balik seperti obat kumur begitu banyak, dan sehingga dua tutup bersama-sama akan memiliki impedansi yang sangat tinggi, membuat mereka buruk untuk decoupling.
Sebagai aturan praktis yang sangat luas, adalah ide yang buruk untuk memiliki dua tutup keramik pada rel yang sama yang sangat berbeda dalam kapasitansi, tanpa beberapa nilai di antara lainnya di sana juga. (Misalnya, Anda dapat meletakkan .1uF, dan .68uF, 2.2uF, dan 10uF semuanya di rel yang sama, tetapi jika Anda hanya memiliki .1uF dan 10uF, Anda mungkin memiliki masalah.)
Sosok di sebelah kanan memiliki ferit antara kapasitor yang tidak cocok, membasahi sirkuit tangki LC dengan resistansi (karena ferit resistif di atas 100MHz, tidak induktif) dan ini mencegah tutup dari saling mengganggu.
Solusi lain adalah dengan menggunakan tantalum atau tutup elektrolitik untuk 10uF, karena resistansi ESR bawaannya akan meredam sirkuit tangki juga (tetapi tutup seperti itu tidak akan berguna untuk menyaring kebisingan frekuensi tinggi).
Saya mendapatkan semua ini dari catatan aplikasi yang sangat berguna oleh Murata .
Banyak kombinasi bagus dari ferrites, induktor dan tutup yang digunakan untuk decoupling dapat ditemukan di sana.
sumber
Kedua pengaturan dapat bekerja. Yang lebih baik diatur oleh nilai kapasitor, ESL mereka dan jaringan pengiriman daya di hilir.
Dalam pengaturan sebelah kiri, PDN harus menyediakan jalur impedansi rendah pada frekuensi yang lebih rendah. Ini adalah persyaratan agar pengaturan ini berfungsi.
Keuntungan potensial dari penjajaran dua kapasitor adalah impedansi daya yang lebih rendah dalam rentang yang lebih luas (dengan asumsi 0,1 uF dan 10 uF mencakup rentang frekuensi yang berbeda). Adapun anti-resonansi terkenal dari dua kapasitor - lihat kurva frekuensi impedansi. Situasi ketika itu terjadi adalah ketika satu kapasitor masih kapasitor dan yang lain adalah induktor. Seharusnya tidak demikian. Jadi, jawaban yang diberikan oleh Spehro masuk akal juga.
Adapun pengaturan yang tepat, mungkin juga berfungsi. Tetapi perhatikan bahwa C1 adalah satu-satunya yang memberikan daya ketika manik-manik ditutup - jadi tanggung jawabnya sangat besar. Kapasitor kiri yang lebih besar mungkin tidak diperlukan dalam jarak dekat (seperti yang diasumsikan oleh gambar saya kira). Jika manik ditutup lebih awal (katakan dalam satuan MHz atau puluhan MHz), maka manik tersebut harus menyediakan jalur impedansi rendah pada frekuensi kHz (atau satuan MHz) di mana persyaratan lokasi dilonggarkan (karena panjang gelombang cahaya berada pada urutan puluhan meter) pada frekuensi ini). Tapi itu tergantung.
Lampiran
Berikut adalah beberapa pertimbangan umum tentang manik-manik ferit yang mungkin menarik.
Pertimbangkan untuk penyederhanaan pengaturan dengan hanya satu kapasitor. Tujuan utama dari kapasitor kedua dalam pengaturan pi adalah untuk memberikan impedansi rendah untuk daya pada frekuensi yang lebih rendah:
Diperlukan nilai kapasitansi
Catatan aplikasi Murata , halaman 11, mengatakan
Saya kira, cara menurunkan formula adalah sebagai berikut. Mereka mengasumsikan reaktansi dari induktor dan kapasitor sama (Lw = 1 / cw), frekuensi yang dihitung, dinyatakan Zt dalam hal frekuensi untuk mendapatkan persamaan. Ini tidak benar secara umum. Pertama, impedansi kapasitor secara umum tidak sama dengan 1 / Cw, terutama pada frekuensi tinggi di mana ESL mendominasi. Kedua, impedansi kapasitor harus jauh (urutan besarnya) lebih kecil dari impedansi induktor, bukan hanya lebih kecil (2x atau 3x kali lebih kecil tidak akan bekerja).
Cara yang benar adalah dengan membandingkan kurva frekuensi-impedansi dari kapasitor dan induktor (akuntansi untuk bias DC yang digunakan, idealnya) dan untuk memastikan impedansi kapasitor jauh lebih kecil maka impedansi induktor di mana ia harus . Ini bukan hanya beberapa nilai kapasitansi yang dibutuhkan. Nilai yang diperlukan dari impedansi kapasitor (pada beberapa frekuensi) dapat dihitung sebagai deltaV / arus, di mana deltaV adalah fluktuasi tegangan yang diijinkan dan arus adalah amplitudo arus pada frekuensi ini.
Pengoperasian manik ferit
Mari kita pertimbangkan sebagai contoh manik ini BLM03AX241SN1 :
Impedansi umum dari jaringan pengiriman daya (PDN) yang terlihat di PCB dengan pesawat daya / ground adalah dari ratusan mOhm ke unit Ohm. Jadi manik secara efektif merupakan koneksi terbuka (resistansi ~ 100 Ohm) mulai dari beberapa MHz.
Ini berarti seluruh PDN terputus dari chip. Semua harapan adalah untuk kapasitor. Dengan demikian, pentingnya kapasitor , jika manik ferit digunakan, menjadi yang terpenting. Kapasitor yang dipilih secara tidak tepat akan membuat chip tidak dapat dioperasikan. Bypass cap yang dipilih tidak akan menjadi masalah jika manik tidak digunakan karena aksi kapasitor lain (secara paralel).
IR turun pada frekuensi rendah
Manik-manik ferit untuk penyaringan daya biasanya dirancang sebagai induktor rendah q untuk mencegah resonansi parasit. Jadi, resistensi DC dari manik-manik ferit dibuat dengan sengaja tinggi. Seringkali sekitar 500 mOhm atau bahkan beberapa Ohm. Pilih manik dengan resistan DC yang sesuai (ada seri khusus untuk saluran listrik dengan resistan DC yang relatif rendah). Pastikan Anda dapat mentolerir penurunan IR mengingat arus DC Anda (katakanlah, arus 10 mA pada 500 mOhm menghasilkan penurunan 5 mV).
Frekuensi tinggi (> 500 MHz)
Induktor terbuka. Impedansi kapasitor kemungkinan akan relatif tinggi (~ 500 mOhm atau bahkan Ohm).
Tanpa manik, kapasitor lain di papan tulis, serta, kapasitansi planar dari pesawat daya bekerja untuk kita. Dan mereka semua paralel dengan kapasitor bypass mengurangi impedansi PDN. Ya, kapasitor lain mungkin terletak jauh, tetapi induktansi planar dari pesawat listrik juga sangat kecil (arus kurang terkonsentrasi daripada saat mengalir dalam jejak). Jadi, mereka semua memiliki beberapa masukan positif, meskipun sedang dalam perjalanan menuju mereka.
Ini adalah alasannya, manik-manik ferit tidak direkomendasikan dalam frekuensi tinggi, sirkuit arus tinggi (misalnya prosesor digital), karena setiap seratus mOhm impedansi PDN tambahan mungkin sangat penting.
Ringkasan
Manik ferit mungkin berguna untuk secara efektif memblokir noise eksternal (atau sebaliknya, noise dari chip) dengan beberapa rentang frekuensi, sambil menyediakan koneksi DC (untuk mengisi tutup bypass). Sebuah manik mungkin memiliki resistansi DC yang besar yang menghasilkan penurunan tegangan DC. Sebuah manik meningkatkan impedansi PDN keseluruhan (saya kira, pada semua frekuensi), yang mungkin tidak disukai pada frekuensi tinggi, di mana kapasitor berhenti bekerja dengan baik. Pilihan topi bypass menjadi yang terpenting. Selalu gunakan kurva frekuensi-impedansi untuk kapasitor dan induktor (bukan hanya nilai polos L dan C).
sumber
Saya akan menghindari pengaturan tangan kanan karena lebih cenderung menghasilkan perilaku resonansi yang tidak diinginkan (diukur pada Vout) pada beberapa frekuensi.
Ini mungkin bermanfaat.
sumber