Ningún tamaño de condensador de derivación satisfará todas sus necesidades (en una placa digital).
La mejor práctica es colocar un condensador de “derivación masiva” grande (no enormemente grande) cerca del conector de alimentación. Esto manejará variaciones de carga de baja frecuencia (hasta aproximadamente 100 KHz).
Luego, espolvoree una cantidad de capacitores cerámicos de 100nF a 1uF alrededor del tablero. Use el dieléctrico X7R si puede obtener los chips más grandes con eso: los 100nF estarán disponibles en X7R. Estos manejarán fluctuaciones de frecuencia más altas (hasta 10 MHz).
Luego, encuentre los chips que más contribuirán a los picos de corriente rápidos de las fuentes de alimentación. Lo más cerca posible de esos chips coloque combinaciones de condensadores cerámicos de 10 nF y 1 nF (dieléctrico X7R o COG). Una buena técnica es usar chips de montaje en superficie y colocar uno de cada valor en lados opuestos del tablero en la misma ubicación. Mantenga los rastros desde la tapa hasta los canales de alimentación (vías) lo más cortos posible.
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Entonces, ¿por qué no simplemente agrupar todo en un condensador muy grande? La respuesta es que diferentes tipos y tamaños de condensadores tienen diferentes características con respecto a la frecuencia y la absorción de energía. Cada condensador, además de la capacitancia, tiene resistencia e inductancia.
La resistencia debe ser lo más baja posible, pero con condensadores electrolíticos de gran valor se hace más grande a medida que aumenta la capacitancia. La inductancia se combina con la capacitancia para crear un circuito resonante en serie, que muestra un mínimo de impedancia en la frecuencia resonante y luego, a medida que aumenta la frecuencia, actúa como un inductor y aumenta con la frecuencia. Para condensadores de montaje en superficie de cerámica de 100 nF, esta frecuencia de resonancia es de aproximadamente 20 MHz.
Con una capacitancia más pequeña, la frecuencia de resonancia aumenta proporcionalmente a la frecuencia, por lo que debe tener condensadores cada vez más pequeños en paralelo. Los productos electrónicos deben ser escaneados para detectar emisiones electromagnéticas de hasta 1000 MHz, por lo que una “escala” de valores que desciende a 1 nF debería llevarlo allí.
Sin embargo, tenga en cuenta que la inductancia que causa la resonancia también incluye la inductancia de cualquier conductor entre el capacitor y la fuente de ruido (los chips), multiplicado por dos (yendo y viniendo). Los planos de cobre minimizan esta inductancia y la distancia debe mantenerse al mínimo.
Lo último en condensadores de derivación es la capacitancia de los planos de potencia y tierra, especialmente si están separados por el dieléctrico más delgado posible. 2 mils (.002 ″, o .05 mm), si está disponible del fabricante de la placa de circuito, es lo mejor.
Siguiendo los consejos anteriores aprendidos de Lee Ritchie, un legendario ingeniero de diseño del que tomé un curso de extensión en 1999, pude diseñar una placa de circuito para un instrumento médico que mostraba un espectro de exploración casi plano (aunque los cables externos agregaron los suyos picos resonantes en el instrumento final).
El consejo resumido de Ritchie fue “sacar el ruido de un circuito, ¡ dejar de generarlo !” (Su otra técnica importante era mantener impedancias constantes para las trazas en todas las rutas de señal, que no tiene nada que ver con los condensadores de derivación).