Почему слишком много конденсаторов параллельно для сети Vdd? Разве мы не можем просто добавить все для замены одним большим конденсатором?

Вот схема IC регулятора мощности платы Basys-2 и фильтров. Это всего лишь пример, но он довольно похож на многие проекты, которые я видел.

Почему параллельно подключено так много конденсаторов, а не один большой? Может ли кто-нибудь дать мне плюсы и минусы добавления множества конденсаторов параллельно, а не одного большого конденсатора для каждой сети?

Колпачки расположены рядом с каждой цифровой интегральной схемой или небольшим набором таких интегральных схем, чтобы действовать в качестве локальных резервуаров для сглаживания быстро меняющихся текущих требований таких интегральных схем. Это препятствует тому, чтобы эти быстро колеблющиеся токи вызывали колебания напряжения на более длинных проводах питания (следы печатной платы) и, возможно, разрушали другие микросхемы, подключенные к этим проводам питания.

В некоторых случаях вы также увидите большую кепку, параллельную маленькой кепке рядом с ней. Большая крышка обеспечивает большой резервуар, но имеет значительное внутреннее сопротивление, поэтому не реагирует так быстро, как маленькая крышка. Таким образом, две заглушки могут быстро отреагировать и создать большой резервуар.

Реальные конденсаторы имеют некоторое внутреннее сопротивление и индуктивность последовательно со своей «идеальной» емкостью. Эффекты больше при использовании конденсаторов с большим значением и зависят от материала и конструкции конденсатора. В текущем обсуждении обе эти неидеальные характеристики замедляют скорость, с которой может реагировать конденсатор.

Хорошее обсуждение можно найти здесь: http://www.analog.com/library/analogdialogue/anniversary/21.html

Дополнительная статья о макете платы для высокоскоростного цифрового: http://www.ti.com/lit/an/scaa082/scaa082.pdf

Эти колпачки используются в качестве «развязывающих» конденсаторов. Несмотря на то, что они выглядят так, как будто они все рядом друг с другом, они будут расположены (часто парами) на плате рядом с выводами питания цифровых ИС.

В отличие от аналоговой схемы, цифровая схема использует короткие, быстрые импульсы питания. Все трассы или провода имеют некоторую индуктивность, которая предотвращает изменение тока так быстро, как этого требует микросхема. Это вызывает две проблемы: напряжение на входном контакте колеблется, а быстро меняющийся ток заставляет следы излучать электрические помехи.

Развязывающий конденсатор выполняет две основные функции:

1. Первая функция - предотвратить эти две проблемы. Он действует как небольшой буфер мощности прямо на ИС и может обеспечивать необходимые быстро меняющиеся токи. Поскольку они расположены рядом с микросхемами, длинных следов, действующих в качестве генераторов шума, нет.

2. Вторая функция состоит в том, чтобы действовать как фильтр, подавляющий шум, видимый снаружи чипа. Это где несколько значений конденсаторов вступают в игру. Конденсаторы также имеют небольшую паразитную индуктивность. Каждый добавленный вами конденсатор создает LC-фильтр. Каждое другое значение конденсатора в сочетании с паразитной индуктивностью фильтрует различный диапазон частот. Обычно на каждом выводе питания есть 100 пФ рядом с крышкой 0,1 мкФ. Эта комбинация имеет благоприятную полосу фильтрации.

Таким образом, даже если вы можете использовать один большой конденсатор для соответствия номинальной емкости шины, вы потеряете преимущества разделения.

Эти ПЛИС охватывают широкий диапазон частот в диапазоне от 500 кГц до 500 МГц. Таким образом, чтобы сохранить постоянный импеданс источника питания от мсек до нсек, используется параллельная комбинация конденсаторов различных значений в надлежащем сочетании. Значение не очень критично, и обычно оно находится в диапазоне от 0,001 мкФ до 4,7 мкФ, но комбинация значений помогает поддерживать низкий импеданс и избегать резонансных пиков (например, значение за десятилетие). Конденсаторы низкой частоты ( с более высокой ESR), и они имеют хорошие характеристики в более широком диапазоне частот, поэтому нет необходимости в какой-либо комбинации. Типичные значения от 470 мкФ до 1000 мкФ.

Поэтому нормально видеть до 50 конденсаторов в зоне охвата ПЛИС или около нее, например, 1x680μF, 7x2.2μF, 13x0.47μF и 26x0.047μF.

Для дальнейшего чтения я могу рекомендовать этот