Какая польза от развязывающего конденсатора рядом с емкостным конденсатором?

Я видел несколько схем, в которых используется разделительный конденсатор, а также накопительный конденсатор, например: (C4 и C5):

Я читал о разъединяющих конденсаторах, и для меня это выглядит так, как будто они предназначены для устранения небольших колебаний напряжения питания. Тогда я подумал - разве это не было целью резервуарного конденсатора ? Почему резервуарный конденсатор не сможет отфильтровать небольшие колебания, если он способен отфильтровывать большие колебания?

Так что я чувствую, что у меня есть основное недоразумение здесь. Какова цель развязывающего конденсатора рядом с резервуарным конденсатором, когда мы предполагаем, что мы помещаем оба одинаково близко к энергопотребляющей части? Или единственное преимущество развязывающего конденсатора в том, что он меньше и поэтому может быть легко размещен ближе к энергопотребляющей части?

Наиболее вероятная причина, по которой это делается, заключается в том, что в реальной жизни конденсаторы не имеют бесконечной полосы пропускания. Как правило, чем выше емкость конденсатора, тем меньше он сможет реагировать на высокие частоты, в то время как конденсаторы меньшего значения лучше реагируют на высокие частоты, как показано на графике ниже. Совместное использование двух конденсаторов разной величины просто сделано для улучшения реакции фильтрации.

Как вы говорите, развязывающая крышка и крышка резервуара блока питания служат двум различным целям. Вы правы в том, что разъединяющая крышка должна быть физически близка к потребителю мощности, которую она разъединяет. Массовая крышка может находиться в любом месте сети, так как имеет дело с токами низкой частоты.

Однако неверное предположение, которое вы делаете, предполагает, что схематическое размещение подразумевает физическое размещение. Это не так. В хорошей схеме будет некоторый намек на физическое размещение. В этом случае мы не можем определить, находится ли разделительный конденсатор (C5) физически вблизи IC1 (где он должен быть) или нет.

Лично я не буду рисовать схемы именно по этой причине, и я думаю, что делать это безответственно. Тем не менее, программное обеспечение для захвата схемы в любом случае сгенерирует один и тот же сетевой список, так что детали действительно должны быть размещены. Без схемы расположения платы вы просто не можете сказать. Я обычно рисую развязывающие колпачки физически близко к их частям, чтобы дать подсказку, что это то, что я намерен, и что я думал об этом. Это одна проблема, о которой я упоминал, когда говорил о том, как рисовать хорошие схемы на https://electronics.stackexchange.com/a/28255/4512 .

К сожалению, есть много плохо прорисованных схем.

Когда два или более развязывающих конденсатора с разными значениями используются параллельно, необходимо учитывать параллельный резонанс, возникающий между двумя сетями.

Клейтон Пол описал это явление. Рассмотрим параллельную связь конденсаторов C1, C2 с разными значениями и C1 >> C2 с паразитными L1 и L2 примерно одинаковыми L1 = L2 (рисунок 1.A).

Предположим, что - это частота, на которой конденсатор C1 является резонансным с индуктором L1, а - частота, на которой конденсатор C2 является резонансным с индуктором L2. f $f_1$$f_2$

Ниже частоты обе сети выглядят емкостными, а общая емкость равна сумме двух конденсаторов. Это улучшает (очень мало) развязку на частотах ниже .f $f_1$$f_1$

Выше обе сети выглядят индуктивными, и общая индуктивность равна двум индукторам параллельно, или половине индуктивности. Это улучшает развязку на частотах выше .f $f_2$$f_2$

На частоте между резонансами двух сетей ( ) эквивалентная схема двух сетей представляет собой конденсатор, параллельный индуктивности, как показано на рисунке 1.b (параллельный резонансный контур). Это создает резонанс (рисунок 2), который становится проблемой, когда допуск компонентов превышает 50%.$f_1 < f < f_2$

Следовательно, можно сделать вывод, что развязка будет улучшена на частотах выше (и ниже) частоты, на которой обе конденсаторные сети являются резонансными.
На некоторых частотах между этими двумя резонансными частотами развязка будет на самом деле хуже из-за скачка импеданса, вызванного параллельной резонансной сетью, что плохо.

Основным отличием небольших конденсаторов и крупных электролитических конденсаторов является их частотная характеристика. Электролитические конденсаторы имеют плохие характеристики для более высоких частот и могут со временем выйти из строя из-за воздействия высокочастотного шума. В свою очередь, высокие частоты, которые электролитический конденсатор фильтрует только частично, вполне могут находиться в верхнем звуковом диапазоне вашего усилителя.

Маленький конденсатор легко фильтрует высокочастотный шум, но, конечно, он мало влияет на фильтрацию пульсаций низкочастотного сетевого питания.

Не все конденсаторы созданы равными ... Большие объемные конденсаторы не могут реагировать так быстро из-за ESR и ESL (эквивалентного последовательного сопротивления и индуктивности), который зависит от их состава.

Конечно, есть возможность подобраться ближе, как вы упомянули, но в целом хорошая схема будет иметь большую, медленную и большую емкость, чем дальше вы уходите от цепи. соответствующие частоты, с которыми нужно иметь дело, также падают, если все сделано правильно.

Что ограничивает малые развязывающие емкости, так это саморезонанс самой крышки и индуктивность соединительных проводов в упаковке (опять же, в зависимости от упаковки).

Эта схема иерархического масштабирования продолжается внутри ИС с критическими узлами, имеющими локальные конденсаторы для высокочастотных событий. Конечно, эти колпачки с внутренней стороны самые дорогие и самые маленькие из всех.