Почему конденсаторы должны быть как можно ближе к устройству?

Простой вопрос: что именно стоит за необходимостью размещения конденсаторов как можно ближе к контактам устройства, потребляющего ток? Это индуктивность, сопротивление или, возможно, полное сопротивление дорожки или провода печатной платы, которые влияют на электрический заряд?

Это индуктивность,

да

сопротивление

да

или, может быть, сопротивление дорожки печатной платы

да

или провод

да

что влияет на электрический заряд?

хм .. это влияет на электрический ток, а не на заряд. Ток от конденсатора к разъединенному устройству должен встречать как можно меньше «препятствий».

Устройства могут иметь большие пусковые токи при переключении и без развязки этого пускового тока, а также сопротивление / индуктивность проводки может привести к падению напряжения питания ниже минимального рабочего напряжения питания. Развязывающая крышка предназначена для предотвращения этой ситуации. Поддерживая малый контур, низкую индуктивность, низкое сопротивление, конденсатор может изолировать пусковой ток от фактического источника питания, который имеет гораздо более длинные следы / выводы и с таким более высоким импедансом.

Это спецификация BS (при условии, что вы говорите об ограничителях обхода для современной цифровой ИС). «Как можно ближе» - это просто глупость. Кто определяет «возможно»?

Мы все должны протестовать, когда мы видим такие вещи в таблице.

Что нам нужно увидеть, так это реальные требования. Как максимальное сопротивление от постоянного тока до максимальной частоты - или что-то в этом роде (я писал об этом здесь ).

Предполагая, что вы используете две тесно связанные твердотельные плоскости питания (что на сегодняшний день является самым простым способом обеспечить приличное распределение мощности на печатной плате для современных цифровых компонентов), в типичном случае расстояние не имеет большого значения.

Удивлены? Это на самом деле старые новости. Хорошо задокументировано 20 лет назад или около того.

Посмотрите на тесно связанную пару силовых плоскостей как на очень широкую линию передачи (очень низкий импеданс). Помните, что дискретный конденсатор имеет резонансную частоту около 100 МГц или меньше.

Если вспомнить формулу перехода от полосы пропускания к времени нарастания: BW = 0,35 / t_r, то очевидно, что дискретный конденсатор будет иметь «время нарастания» порядка 3,5 нс или более. Это соответствует более 50 см на доске. Большинство досок примерно такого же размера или меньше, поэтому в любом месте на доске все будет в порядке.

Индуктивность плоскостей практически равна нулю по сравнению с индуктивностью конденсатора и его установкой.

Сопротивление сплошной медной плоскости также очень низкое, но это необходимо учитывать не только для байпаса, но и для постоянного тока, если вы используете детали с очень низким напряжением (например, 1,2 В) с очень высоким потреблением энергии (например, 10 А). пример).

Не стесняйтесь детализировать свой вопрос, если вы не чувствуете, что я покрыл ответ, который вы искали? Я могу говорить об этом часами. Но суть заключается в следующем:

Расстояние не имеет значения в типичном случае.

Стоит отметить, что в некоторых случаях ток, подаваемый на относительно длинную дорожку печатной платы, может вызывать помехи для «других» микросхем, т.е. основной чип, который принимает большие скачки, все еще может быть в порядке с заглушкой на некотором расстоянии, но в другом (возможно, более чувствительны) схемы на тех же линиях электропередач могут и не быть.

Излучаемые и кондуктивные излучения также могут быть проблемой, когда конденсатор не расположен как можно ближе к устройству, которое воспринимает скачки тока.

Существует также небольшая / более редкая обратная сторона, которая возникает (в качестве примера) на регуляторах напряжения, когда «медь», питающая чип, имеет довольно значительную индуктивность. При включении питания индуктивность линии и очень локальный конденсатор могут образовывать резонансно настроенную цепь, и напряжение на конденсаторе может в течение короткого промежутка времени возрастать значительно выше максимального номинального напряжения устройства (несмотря на то, что нормальные уровни напряжения питания вполне приемлемы). Это может быть в некоторой степени облегчено тем, что конденсатор не расположен слишком близко или распределенная емкость не способна скрыть основной пик резонанса. Это редко, как я сказал.