বাইপাস ক্যাপাসিটারগুলির বৈশিষ্ট্য

আমি ডিউপলিং ক্যাপগুলির পাশাপাশি এই অ্যাপের নোট জিলিনেক্স পাওয়ার ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্ক সহ কয়েকটি পোস্ট দিয়ে পড়ছিলাম ।

পাওয়ার ডিস্ট্রিবিউশন সিস্টেমের মধ্যে ক্যাপাসিটর মান সম্পর্কে আমার একটি প্রশ্ন আছে। দুর্ভাগ্যক্রমে আমি বিশ্বাস করি যে এই প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করার আগে আমাকে কিছুটা পটভূমি দিতে হবে।

ফোরাম পোস্ট এবং অ্যাপ্লিকেশন উভয়েই যেমন উল্লিখিত হয়েছে তেমন কোনও ক্যাপাসিটরের শারীরিক জ্যামিতি স্ব-প্রবৃত্তির নির্দেশ দেয়। Decoupling ক্ষেত্রে ক্যাপাসিটার অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের, আনয়ন এবং ক্যাপাসিট্যান্স সঙ্গে একটি ছোট শক্তি সরবরাহ হিসাবে মডেল করা যেতে পারে। ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনে ক্যাপাসিটরের অভ্যন্তরীণ প্রতিবন্ধকতার দৃষ্টিভঙ্গি একটি "গর্ত" যেখানে খালের প্রারম্ভিক (শূন্য) ক্যাপাসিট্যান্স মান দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং শেষ (মেরু) পরজীবী-আনয়ন থেকে হয়। গর্তের সর্বনিম্ন পয়েন্টটি হয় পরজীবী প্রতিরোধের দ্বারা নির্ধারিত হয় বা ক্যাপাসিটর / প্যারাসিটিক ইন্ডাক্ট্যান্স মানের (যে কোনও উচ্চতর প্রতিবন্ধকতা উত্পাদন করে) এর এলসি সমন্বয়ের অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সিটির সর্বনিম্ন মান দ্বারা সেট করা হয়।

নীচে একটি ক্যাপাসিটরের বৈশিষ্ট্য চিত্রিত একটি চিত্র রয়েছে

এখানে চিত্র বর্ণনা লিখুন

অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি জন্য সমীকরণ এখানে।

\frac{1}{2 π \sqrt{L \times C}}

$\frac{1}{2\pi \sqrt{L \times C}}$

এই যুক্তি দ্বারা কেউ প্রদত্ত প্যাকেজ আকারে বৃহত্তম আকারের ক্যাপাসিটারটি বেছে নিতে পারে, উদাহরণস্বরূপ 0402, এবং মেরুটির বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তন হবে না এবং কেবল শূন্যটি একটি কম ফ্রিকোয়েন্সিতে স্থানান্তরিত হবে (চিত্রটিতে, নীচের দিকে opeাল হবে) বৃহত ক্যাপাসিটার মানগুলির জন্য বামে সরানো হয়েছে) ফ্রিকোয়েনির বিস্তৃত ব্যান্ডউইথগুলিকে বাইপাস করা যায়। অনুরণনকারী মেরু যা ক্যাপাসিটরের উপরের অংশটি সংজ্ঞায়িত করে একই প্যাকেজ আকারের কোনও উচ্চতর মান ক্যাপাসিটারকে অন্তর্ভুক্ত করতে হবে।

পরে অ্যাপ নোটটিতে "ক্যাপাসিটার প্লেসমেন্ট" নামে একটি বিভাগ রয়েছে যেখানে ওলিনের প্রতিক্রিয়া অনুসারে বর্ণিত হয়েছে, ক্যাপাসিটরের কার্যকারিতা কেবল ক্যাপের উদ্বিগ্নতার বিষয়েই উদ্বেগ প্রকাশ করে না, তবে ক্যাপটির স্থান নির্ধারণের সাথেও করতে হবে । কথোপকথনের ভাষায় সমস্যাটি হ'ল: যখন কোনও আইসি আরও শক্তি আঁকতে শুরু করে ভোল্টেজ কমতে শুরু করে, তখন সেই সাগটিকে ডিকোপলিং ক্যাপাসিটর দ্বারা দেখতে যে সময় লাগে তার সংশ্লেষ (ভোল্টেজ) উপাদানটির প্রচারের গতি দ্বারা নির্ধারিত হয় ড্রপ) অবশ্যই ভ্রমণ করতে হবে, মূলত কাছাকাছি আরও ভাল। অ্যাপ নোটের মধ্যে একটি উদাহরণ করা হল যা নীচে রয়েছে

0.001uF X7R সিরামিক চিপ ক্যাপাসিটার, 0402 প্যাকেজ লিস = 1.6 এনএইচ (উভয় পরজীবী স্ব-ইন্ডাক্ট্যান্সের এবং তাত্ত্বিক ইন্ডাক্ট্যান্সের তাত্ত্বিক আনয়ন)

ক্যাপাসিটারের সর্বনিম্ন প্রতিবন্ধকতার অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সিটি হিসাবে দেওয়া হয়

F r i s = \frac{1}{2 π \sqrt{L \times C}}

$Fris = \frac{1}{2\pi \sqrt{L \times C}}$

F r i s = \frac{1}{2 π \sqrt{1.6 \times 10^{-} 9 \times 0.001 \times 10^{-} 6}} = 125.8 M H z

$Fris = \frac{1}{2\pi \sqrt{1.6\times10^-9 \times 0.001\times10^-6}} = 125.8MHz$

এই ফ্রিকোয়েন্সি সময়কাল ট্রিস হয়

T r i s = \frac{1}{F r i s}

$Tris = \frac{1}{Fris}$

T r i s = \frac{1}{125.8 \times 10^{6}} = 7.95 n s

$Tris = \frac{1}{125.8\times10^6} = 7.95ns$

ক্যাপাসিটার কার্যকর হওয়ার জন্য এটি একটি পিনের উপর ভোল্টেজ সাগরের চেয়ে দ্রুত প্রতিক্রিয়া জানাতে সক্ষম হয়। যদি ভোল্টেজ স্যাগটি 7.95ns এর চেয়ে দ্রুত ঘটতে থাকে তবে পিনের ডিপ এবং ক্যাপাসিটারগুলির মধ্যে কিছুটা সময় থাকতে পারে যে ভোল্টেজ স্পাইকে প্রকাশিত এই ডুবকে প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে ভোল্টেজটি বাদামী বিন্দুতে নামিয়ে ফেলতে পারে, বা পুনরায় সেট করুন। ক্যাপাসিটার কার্যকর থাকার জন্য ভোল্টেজ পরিবর্তনটি ধীর গতিতে ঘটতে হবে তখন অনুরণনকাল (ট্রিস) এর কিছু ভগ্নাংশ। এই বিবৃতিটি পরিমাণমুক্ত করতে একটি ক্যাপাসিটরের গ্রহণযোগ্য কার্যকর প্রতিক্রিয়ার সময়টি অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সিটির 1/40 তম হয়, সুতরাং এই ক্যাপাসিটরের কার্যকর ফ্রিকোয়েন্সিটি সত্যই

E f f e c t i v e F r i s = \frac{125.8 \times 10^{6}}{40} = 3.145 M H z

$Effective Fris = \frac{125.8\times10^6}{40} = 3.145MHz$

বা ক্যাপাসিটার একটি .318 ইউএস পিরিয়ডে ঘটে এমন একটি ডিপ কভার করতে সক্ষম হবে।

E f f e c t i v e T r i s = \frac{1}{3.145 \times 10^{6}} = .318 u s

$Effective Tris = \frac{1}{3.145\times10^6} = .318us$

দুর্ভাগ্যক্রমে একটি ক্যাপাসিটার সাধারণত পিনের উপরে স্থাপন করা যায় না তাই পিসিবি গঠিত উপাদান দ্বারা অবদানের জন্য আরও একটি বিলম্ব রয়েছে। এই বিলম্বটি উপাদানের প্রচারের গতি হিসাবে মডেল করা যেতে পারে। অ্যাপ্লিকেশন নোটটিতে একটি স্ট্যান্ডার্ড এফআর 4 ডাইলেট্রিকের প্রসারণের গতি প্রতি ইঞ্চিতে 166 পিএস হয়।

উপরের থেকে কার্যকর অনুরণনকাল (ট্রিস) এবং উপাদানের প্রচারের গতি ব্যবহার করে আমরা কার্যকরী ফ্রিজে ক্যাপাসিটার কার্যকর থাকার দূরত্বটি খুঁজে পেতে পারি।

D i s t a n c e (x) = \frac{t i m e (t)}{s p e e d (\frac{t}{x})}

$Distance(x) = \frac{time(t)}{speed(\frac{t}{x})}$

D i s t a n c e (x) = \frac{.318 \times 10^{-} 6}{1.66 \times 10^{-} 12} = 1.20 i n

$Distance(x) = \frac{.318\times10^-6}{1.66\times10^-12} = 1.20in$

অবশেষে আমি আমার প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করতে পারেন!

যেহেতু প্যাকেজ আকারটি ক্যাপের অংশ যা মডেলযুক্ত বিদ্যুৎ সরবরাহের প্রতিবন্ধকের মেরু বা উপরের সীমানাকে প্রশমিত করে, তাই আমি যদি 0.001uF ক্যাপ 0402 প্যাকেজ বা 0.47uF ক্যাপাসিটর ব্যবহার করি তবে তা বিবেচ্য নয় should 0402 প্যাকেজ। ক্যাপটির ফ্রিস নির্ধারণ করার জন্য একটি আরও ভাল পদ্ধতি হ'ল যে ফ্রিকোয়েন্সিটি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বা কার্যকর ক্যাপাসিট্যান্সটি মেরুর সাথে ছেদ করে (যে কোনও বিন্দু বেশি) find এটা কি সঠিক? বা অন্য কোন বিষয় আছে যা আমি বিবেচনায় নেই?

capacitor frequency decoupling-capacitor

— ডেভ
সূত্র

কি দারুন! এবং তারপরে বলুন যে আমরা কেবল একটি 100nF ক্যাপ রাখি :-)

— ফেডারিকো রুসো

অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি আপনার গণনা একটি বর্গমূল অনুপস্থিত। এটি এফ = 1 / (2 পাই স্কয়ার্ট (এলসি)) হওয়া উচিত।

— অলিন ল্যাথ্রপ

সাইজ হল গুরুত্বপূর্ণ। 1nF ক্যাপটি ডিপটি ব্রিজ করার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি ধরে রাখতে পারে না। কোন ধরণের কার্পণ্যটি ডিপ এবং এর সময়কালের কারণ হতে হবে তা আপনাকে জানতে হবে।

— স্টিভেনভ

@ অলিন ল্যাথ্রপ ওফ ধন্যবাদ! ভাল খ্যাতি আমাকে আবার মারধর করে, 10 ছাড়া পোস্টটি সম্পাদনা করতে পারে না ... আমি যদি কখনও সেখানে পৌঁছে যাই তবে আমি এটি ঠিক করব।

— ডেভ

@ ডেভ: "ক্যাপাসিটরের স্বীকৃত কার্যকর প্রতিক্রিয়ার সময়টি অনুরণন সময়ের 1/40 তম হয়", তবে তারপরে আপনি ফ্রিকোয়েন্সিটিকে 40 দ্বারা বিভক্ত করেন the সময়কালকে বিভাজন = বহুগুণ ফ্রিকোয়েন্সি।

— ফেদেরিকো রুসো

আমার প্রিয় ইলেকট্রনিক্স বইটি " হাই স্পিড ডিজিটাল ডিজাইন: ব্ল্যাক ম্যাজিকের একটি হ্যান্ডবুক "। আমি এই বই এর জন্য জোর পরামর্শ দিচ্ছি। এটি ব্যয়বহুল বলে মনে হচ্ছে তবে এটি সম্পূর্ণ অর্থের মূল্য। এই বইয়ের বাইপাস ক্যাপ চয়ন করার জন্য 12 পৃষ্ঠা রয়েছে! লেখক, হাওয়ার্ড জনসন, একটি বিষয় হিসাবে ডিউপলিং ক্যাপগুলি সহ কিছু ক্লাস শিখিয়েছেন।

কিছু গুরুত্বপূর্ণ বিষয় যা আমি বছরের পর বছর ধরে শিখেছি এবং এই বইটি দ্বারা সমর্থন পেয়েছি তা হ'ল ডিক্লোলিং ক্যাপগুলি সহ "স্ট্যান্ডার্ড অনুশীলনগুলি" প্রায়শই ভুল এবং সেগুলি বেছে নেওয়ার এবং রাউটিং করার ক্ষেত্রে বিজ্ঞানের চেয়ে আরও বেশি শিল্প রয়েছে it ।

আপনি ডিউপলিং ক্যাপগুলি সম্পর্কে অনেকগুলি গণনা করতে পারেন তবে সেগুলির অনেকগুলি অনেক কিছুর কারণে সঠিক নয়। ক্যাপগুলি নিজেরাই বন্যভাবে পরিবর্তিত হয় (বিশেষত এক্স 7 আর এর মতো উচ্চতর ডাইলেট্রিক ক্যাপ)। পিসিবি লেআউট জিনিসগুলি ব্যাপকভাবে পরিবর্তন করে (এবং আপনার এটির জন্য 3-ডি মধ্যে ভাবতে হবে)। তাপমাত্রা এবং ভোল্টেজ ক্যাপগুলির আচরণ পরিবর্তন করবে। একটি একক ক্যাপ "বিদ্যুত সরবরাহের স্মুথিং ক্যাপ" এবং "এসি সিগন্যাল রিটার্ন বাইপাস ক্যাপ" উভয়ই হিসাবে আচরণ করবে। প্রভৃতি

জনসন যা করেছিলেন তা অনেক পরীক্ষা-নিরীক্ষার পরেও বুঝতে পেরেছিলেন যে আনয়নকে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয় এবং এটি প্রায় প্রতিটি বিবেচনাকেই জলাঞ্জলি দেয়। সুতরাং ডিকোপলিং ক্যাপগুলি নির্বাচন এবং স্থাপন করার সময় লক্ষ্যটি হ'ল সর্বোচ্চ ব্যবহারিক মান সহ শারীরিকভাবে ছোট ছোট ক্যাপগুলি ব্যবহার করা এবং সেগুলি রুট করা যাতে মোট আনয়নটি যতটা সম্ভব কম।

আদর্শ হ'ল 0402 প্যাকেজে প্রচুর 0.1 ইউএফ ক্যাপ ব্যবহার করা হবে। এগুলি পিসিবির পিছনের দিকে চিপের নীচে রাখুন। ক্যাপটি নীচের চিত্রের মতো রাউটেড হবে। এবং ভায়াসগুলি সরাসরি পাওয়ার / গ্রাউন্ড প্লেনগুলিতে যায় (চিপের পাওয়ার পিনগুলিতে নয়, কারণ এটি সাধারণত আনয়নকে বাড়িয়ে তোলে)। যদি আপনি ক্যাপটি চিপের নীচে রাখেন তবে কখনও কখনও আপনি কোনও সমস্যা ছাড়াই এটি ভাগ করে নিতে পারেন।

যথাযথ decoupling ক্যাপ বিন্যাস

0.1 ইউএফ ক্যাপটি বেছে নেওয়ার কারণ হ'ল এটি 0402 প্যাকেজে সর্বোচ্চ ব্যবহারিক। 0402 কেন বেছে নেওয়া হয়েছে তার কারণ হ'ল এটি সবচেয়ে ছোট ব্যবহারিক আকার এবং কার্যকর ESL / ESR নামাতে আপনি এগুলির অনেকগুলি ব্যবহার করতে চান। অবশ্যই পাওয়ার এবং গ্রাউন্ড প্লেন ছাড়াই আপনার 2 লেয়ারের পিসিবি থাকলে সমস্ত বেট বন্ধ রয়েছে।

আমি গণিতের ব্যবহারকে শঙ্কিত করতে চাই না, এটি গুরুত্বপূর্ণ, তবে পাওয়ার সাপ্লাই ডিকোপলিং এবং এসি ফেরার পথগুলির জটিলতা প্রায়শই বাস্তব বিশ্বে গণিতকে এতটা ব্যবহারিক করে তোলে না। বাস্তব বিশ্বে একটি "থাম্বের নিয়ম" সত্যই সহায়তা করে। এই বিষয়টির জন্য বেশ কয়েকটি নিয়মের মধ্যে কেবল হাওয়ার্ড জনসনই প্রমাণ করেছেন যে অন্যান্য নিয়মগুলি কার্যকর হয় না এবং এই আরও ভাল নিয়ম সরবরাহ করে। আমার পরীক্ষা এবং অভিজ্ঞতা এটিকে সত্য বলে দেখিয়েছে to

হ্যাঁ, সমীকরণগুলি যতক্ষণ না আপনি শূন্যের সাথে গুণ করে এবং শেষে যথাযথ পরিমাণ যুক্ত করার কথা মনে রাখবেন ততক্ষণ গুরুত্বপূর্ণ।

— অলিন ল্যাথ্রপ

@ অলিন ল্যাথ্রপ দোহ! আমি শূন্য দ্বারা ভাগ করেছি, বহুভুক্ত নয় L এ কারণেই এটি কখনই আমার পক্ষে কাজ করেনি!

বাইপাস ক্যাপগুলি উভয় ভিডিডি-ভিএসএসে স্থানীয় চিপগুলি হ্রাস করতে এবং প্রধান সরবরাহের বর্তমানের পরিমাণকে হ্রাস করতেও সহায়তা করে। প্রদত্ত ভিডিডি-ভিএসএস সমস্যার কারণ হিসাবে এতটা ডুব দেয় না, ভিডিডি-ভিএসএস ডিপগুলিতে হ্রাসের তুলনায় সরবরাহের বর্তমান বৃদ্ধিগুলি আরও কার্যকর হ'ল (যেহেতু প্রাক্তন কারণ EMI)। আমি আশা করব যে গ্রাউন্ড প্লেন এবং চিপের সরবরাহ সরবরাহের লিডগুলির মধ্যে বাইপাস ক্যাপ থাকা EMI হ্রাসের পক্ষে অনুকূল হবে; আপনি কি এর সাথে একমত হবেন?

— সুপারক্যাট

পছন্দ করেছেন সরাসরি পাওয়ার / জিএনডি পিনের ক্যাপগুলি বিদ্যুৎ সম্পর্কিত ইএমআই হ্রাস করবে, তবে সিগন্যালের লুপ এরিয়া এবং তাদের প্রত্যাবর্তনের পথের কারণে ইএমআই বৃদ্ধি করবে। আমি যদি পিনের ক্যাপগুলির মধ্যে বা বিমানগুলিতে ক্যাপ / ডাব্লু / ভায়াসের মধ্যে বেছে নিতে পারি তবে আমি বিমানগুলিতে ভায়াস নিয়ে যাব। আপনি যদি পিসিবি এর পিছনের দিকে ক্যাপ রাখেন তবে আপনার কেক রাখা এবং এটিও খাওয়া সম্ভব। যদি আমি এটি না করতে পারি তবে আমি উভয়টি করার জন্য যথাসম্ভব "সৃজনশীল রাউটিং" করতাম - মূলত আপোস করতাম, সম্ভবত আরও ক্যাপ রেখে এবং যেখানেই আমি ফিট করতে পারি সেগুলি রেখে।

@ ডেভিড কেসনার: আমার ধারণা হ'ল যদি ক্যাপটি সরবরাহ এবং চিপের মধ্যে থাকে তবে সরবরাহের ডিআই / ডিটি বাইপাস ক্যাপ ভোল্টেজ যা পরিমাণ তা সীমাবদ্ধ করে দেবে। অন্যথায় যদি উদাহরণস্বরূপ পিনগুলি এবং সরবরাহের মধ্যে আনুষঙ্গিকতা পিন এবং ক্যাপের মধ্যকার আনুষঙ্গিকতার 10x হয় তবে কোনও বর্তমান স্পাইকের 10% সরবরাহের মাধ্যমে প্রেরণ করা হবে। আমার চিন্তাভাবনা কি ভুল?

— সুপারক্যাট