Оптимизация локальной развязки питания

[begemot]

Существует много мифов, легенд, тостов и "загадок" связанных с тем как надо расфильтровывать питание компонентов.
Один из них-использование смеси из конденсаторов разных номиналов для местной развязки.
Я тут недавно столкнулся с предложениями одного из известных производителей специализированных контроллеров,
где для развязки питания использовалось сочетание разных номиналов конденсаторов в одно и том же 0201 кузове.

Итак, попробуем посмотреть, имеет ли это смысл.
С целью оценки происходящего была состряпана библиотечка моделей для нескольких популярных конденсаторов, производимых Муратой.
Моделька основана на данных SPICE модели Мураты для данного конденсатора с добавлением возможности учитывать зависимость
изменения ёмкости в зависимости от приложенного напряжения в соответствии с данными производителя
В данном примере общее количество конденсаторов одинаковое, а сочетание разных номиналов меняется.

   
   

Очевидно, что предпочтительным является вариант использования одного номинала максимальной ёмкости для данного размера футпринта.
Что сопсно и предполагалось изначально.
Мало того, использование "смеси" не просто менее эффективно (больший импеданс), но и приводит к образованию дополнительных резонансов.
Что плохо уже само по себе так как может приводить к дополнительному "звону" на импульсной характеристике.

О чём-то подобном недавно писал и Ерик Богатин.


Файлы моделирования и библиотека приаттачены

[БендеровецЪ]

Таки да. Классика. Я с этим на работе борюсь как могу.
Еще очевидная но не так часто обсуждаемая часть этого вопроса - как все эти конденсаторы заземлены. Если пачку всех этих разных конденсаторов сдвинуть поближе и заземлить через одно переходное отдельных резонансов буде особо и не разглядеть - будет один соотвующий загадочной емкости 111нФ.
Одна из маленьких побед в этом вопросе - таки приучил нашего лейаутера не тянуть переходное с землей куда попало, а задвигать прямо под конденсатор, ну или поближе если он совсем мелкий. Ну и по возможности дублировать разнеся переходные в пространстве.

[mellowman]

Вопрос где расположить и как подключить развязку мне кажется интереснее. Хотя непонятно когда теперь понадобится на деле (

Как-то делал полигон на другой стороне от проца с кучкой конденсаторов и подключал его через много виасов. Но там была возможность отнести чувствительные узлы подальше, поэтому внимательно это не измерял, т.к. проблем не возникло.

[shkal]

Успел до войны купить ТИшную демо-плату развязки USB 2.0 , так там на всём питании гирлянды 2.2u-0.1u-0.01u
https://www.ti.com/tool/ISOUSB211DPEVM

[begemot]

Так вот в том и проблема что дурачкам закон не писан. Им в лом один раз посмотреть что на самом деле они делают. Напихали что-то, у них работает-в кассу. А после этого-все повторяют их глупости. Ну как же, это-же TI, они же знают что делают. И таких примеров...

[ActiveStalker]

Очень интересно было бы понять, как оптимально развязать питание нескольких ОУ на плате и с какими негативными факторами нужно бороться. Может ли у них между собой возникать связь через источник питания? Могут ли возникать LC контуры из паразитных индуктивностей дорожек и блокировочных конденсаторов? нужны ли резисторы последовательно длинным дорожкам?

[БендеровецЪ]

Ничего нового не скажу по этому поводу - Пока нагрузка ОУ незначительная практически все это не оказывает значительного влияния (я говорю об ОУ с не очень широкой полосой, то что обычно идет в аудио). Разницу намерять можно но она не решающая. Как только начинаеш нагружать ОУ - сразу начинается. Одна из редко упоминаемых проблем совсем больших токах ОУ - растекание токов от блокирующих конденсаторов (электролитов, через керамику так много не пойдет) в земляном полигоне, одновременно являющимся и сигнальным. Поэтому где может влять стараюсь заземлять конденсаторы плеч рядом, что-бы суммарный ток был более линеен. И в тех же случаях начинают помогать резисторы послед длинным линиям (не от резонансов, больше что-бы токи далеко не шли) и т.д. Резонансы - могут, но с алюминимевыми low-esr электролитами, не полимерами, их как правило не видно.