Saat ini saya menjalankan semua gadget saya dari baterai dan tidak menggunakan kapasitor decoupling. Apakah mereka umumnya diperlukan / berguna ketika menarik energi dari baterai?
Secara umum, Anda harus selalu menggunakannya. Ini hanyalah sesuatu yang tidak dapat melukai Anda untuk dilakukan, tetapi dapat menyebabkan masalah serius untuk diabaikan.
Anda mungkin belum melihat masalah besar dengan baterai Anda karena ditempatkan relatif dekat dengan chip Anda dan karena mereka memiliki resistansi internal untuk menghilangkan sinyal frekuensi yang lebih tinggi.
Ini masih dapat menyebabkan masalah daya pada sinyal frekuensi yang lebih tinggi. Jika Microcontroller berjalan pada 20MHz maka Anda memiliki pulsa 20e6 yang ditarik per detik. Ini mungkin tidak tampak seperti masalah besar, tetapi ketika input yang cukup berubah sekaligus Anda dapat menyebabkan pentalan ground atau banyak masalah serupa yang datang dengan jalur induktansi tinggi ke ground.
The wikipedia artikel memiliki beberapa latar belakang jika membantu.
Tugas kapasitor decoupling adalah untuk "memisahkan" daya perangkat Anda dari sisa rangkaian. Jika kapasitor decoupling melakukan tugasnya, Anda hanya akan mengukur penarikan daya DC. Mereka menghapus gelombang AC.
Ada istilah yang berbeda untuk decoupling kapasitor.
The kapasitor massal bertindak sebagai sumber daya yang besar yang dapat memasok daya untuk periode waktu, ini diperlukan untuk fungsi. Tanpa tutup saringan curah, Anda harus memiliki arus yang tergantung waktu karena chip Anda menarik daya pada siklusnya.
Kapasitor bypass seringkali bernilai lebih rendah dan dirancang untuk mengakhiri frekuensi yang lebih tinggi. Karena frekuensi mengurangi impedansi Anda berkurang untuk kapasitor. Kapasitor nilai yang lebih kecil memiliki impedansi yang lebih tinggi. Kapasitor kecil ini adalah tulang punggung dari pemutusan gelombang frekuensi yang lebih tinggi.
Decade capacitor adalah istilah lain untuk bypass caps tetapi namanya lebih menyiratkan. Jika tutup filter massal Anda adalah .1 uF maka batas dekade Anda akan menjadi .01 uF dan .001 dan bahkan .0001 uF tergantung pada apa yang Anda lakukan. Biasanya saya hanya melihat 1 dekade tutup, tetapi saya harus menggunakan 2 atau 3 sebelumnya.
Decoupling bukan tentang merapikan daya, decoupling adalah tentang menekan noise frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh sirkuit yang menghasilkan sinyal laju perubahan tegangan tinggi, terutama sirkuit logika.
Ketika sebuah node berubah melalui beberapa volt dalam hitungan nanodetik, dibutuhkan arus singkat untuk mengisi / melepaskan kapasitansi pada node tersebut. Jika Anda memiliki banyak kabel suplai berbagi IC, induktansi dalam jalur suplai berarti bahwa siput arus yang masuk ke satu IC menerjemahkan penurunan tegangan suplai untuk IC lainnya, dan ini dapat menyebabkan kesalahan pada keadaan yang tidak diinginkan.
Alasan Anda memasang batasan frekuensi tinggi yang baik pada setiap IC adalah untuk menyediakan secara individual untuk tegukan arus ini, sehingga 'memisahkan' permintaan pasokan IC dari satu sama lain.
sumber
Mereka berguna karena perangkat menarik daya juga dapat menyebabkan riak - bukan hanya regulator. Sebagai contoh, mikrokontroler akan menarik lebih banyak arus pada jam naik dan lebih sedikit sebaliknya. Penarikan ini menyebabkan tegangan suplai diturunkan sedikit. Jika semuanya berjalan dari jam yang sama itu semakin buruk. Dengan kapasitor pada pin daya ada cadangan yang tersedia untuk meminimalkan riak ini. Itu ide yang bagus.
sumber
Baterai memiliki resistansi internal. Denyut arus yang ditarik oleh mikrokontroler dan logika digital lainnya dapat menyebabkan penurunan pada tegangan baterai. Tutup decoupling massal (sekitar 10μF atau lebih) di seluruh rel daya diperlukan untuk mencegah penurunan yang besar yang menyebabkan masalah. Jangan lupa topi 100nF kecil juga diperlukan pada Vdds semua IC logika digital untuk menyediakan sumber arus lokal. Induktansi jejak pada PCB Anda akan membuat ini diperlukan, atau Anda mungkin menemukan bug aneh dan tidak biasa mempengaruhi sirkuit Anda.
sumber
Setiap kali transistor berubah status dalam sistem digital, dibutuhkan sedikit arus untuk beralih. Banyak transistor dalam chip logika atau mikrokontroler berubah pada saat yang hampir bersamaan. Ketika itu terjadi, daya yang dikonsumsi oleh chip lonjakan sebentar. Kapasitor bypass (atau decoupling) membantu menyuplai daya tersebut sehingga lonjakan beban singkat tersebut tidak menyebabkan tegangan suplai pada chip lain turun. (Terutama karena chip lain mungkin sebentar membutuhkan lonjakan arus mereka sendiri pada saat yang sama.)
Itulah mengapa Anda menginginkan tutup yang sangat cepat (kecil, ESR rendah) yang terletak di dekat setiap IC, sedekat mungkin dengan pin daya.
Tutup besar di dekat catu daya menyediakan arus untuk membawa beban sementara suplai AC melewati 0V, dan tutup kecil / sedang di dekat catu membantu mengisi ulang tutup bypass yang tersebar di seluruh papan.
sumber