Обойти конденсаторы между через и чип?

8

В развязке заглушек, компоновке печатной платы представлены три варианта размещения заглушек:

размещение

В комментариях упоминается, что C19 - худший подход, C18 - немного лучше, а C13 - лучший, что несколько противоречит моему пониманию, поэтому я хотел бы получить некоторые пояснения.

Я ожидаю, что компоновка C19 будет близка к оптимальной:

конденсатор расположен между переходными отверстиями и плоскостями питания, поэтому высокочастотные компоненты могут быть оптимально отфильтрованы
переходы не слишком далеко друг от друга

Я бы, вероятно, использовал более широкие следы между конденсатором и переходными отверстиями (об этом говорит AN574 от Altera ).

C13 немного ближе к IC, но переходы находятся на дальнем конце соединения, поэтому я ожидаю худшего поведения на высоких частотах (вероятно, слишком высокое, чтобы иметь значение, но ...)

Расположение C18 является худшим:

переходные отверстия далеко друг от друга, увеличивая индуктивное сопротивление
петля довольно большая
те же проблемы, что и у C13 с высокочастотной пульсацией

Куда я не так с моим анализом?

pcb-design bypass-capacitor

— Саймон Рихтер
источник

Может быть, я что-то упустил, но я не вижу большой разницы между этими тремя, предполагая 4-слойную плату с плоскостями питания под чипом. C13 имеет немного большее сопротивление от крышек к силовым плоскостям, поэтому он может показывать меньше резонансов. Я был бы гораздо более склонен верить утверждениям, если бы автор мог эмпирически показать, что одно значительно лучше другого (с TDR или чем-то еще).

— Спехро Пефхани

2

Правильный подход к электромагнитной совместимости - C19, потому что высокочастотная пульсация, генерируемая IC, направляется по площадкам C19 и, следовательно, фильтруется.

Помните о резонансной частоте. Если шум генерируется на частоте> 300 МГц, «классический» конденсатор емкостью 100 нФ 0603 (1608 метрических) X7R слишком велик, потому что его резонансная частота составляет около 20 МГц, а на частотах больше, чем он начинает работать как индуктор. Здесь понадобится конденсатор с 1 нФ или 100 пФ.

Для симуляции этого вы можете использовать REDEXPERT или SimSurfing . Размер и номинальное напряжение конденсатора также играет большую роль.

Есть два аспекта:

Уменьшение шума и высокочастотных пульсаций
Доставка питания для IC

Результатом этих двух соображений является использование нескольких конденсаторов в разных технологиях:

От нескольких сотен пФ до нескольких нФ (например, от 100 пФ до 3,3 нФ в 0402 или 0603) как можно ближе по пути C19 (проложите путь от ИС к конденсатору, а затем спуститесь в плоскости с переходными отверстиями)
Большая керамическая крышка с несколькими сотнями нФ (100 нФ - 1 мкФ)
Танталовый колпачок с несколькими мкФ

Это мой подход к снижению ЭМС.

— Заан
источник

1

Здесь важно то, как вы думаете о макете. C19 действительно удержит высокую частоту от микросхемы от попадания в рельсы, и наоборот, но вы не пытаетесь фильтровать высокочастотный шум (по крайней мере, обычно), вы пытаетесь минимизировать сопротивление на силовых шинах от перспектива IC .

Фактически, C13 имеет конденсатор и силовые шины параллельно через силовые соединения чипа. У C19 они есть в серии, а C18 - это смесь двух.

— Коннор Вольф
источник

1

Конденсатор и силовые плоскости электрически параллельны во всех трех случаях. Разница лишь в относительном расположении паразитных индуктивностей переходных отверстий и следов.

— Дэйв Твид,

Я думаю, что я могу видеть, как эта схема уменьшает импеданс дорожек, и индуктивность переходных отверстий здесь может быть полезной, так как напряжение питания будет превышать допустимый уровень после периода сильного потребления тока, перезаряжая конденсаторы быстрее. Однако это также означает, что это превышение будет достигать IC первым. Я не уверен, что предпочтительнее на практике.

— Саймон Рихтер