Anschließen eines Entkopplungskondensators direkt an die Masseebene

10

Ich hatte immer gedacht, dass es akzeptabel ist, einen Entkopplungskondensator auf einer Seite mit VDD und auf der anderen Seite direkt mit der Masseebene zu verbinden, wenn ein IC an der Masseebene geerdet ist:

Ist das falsch?

Wie ich jedoch verstehe, sagt mir diese schlecht geschriebene Anleitung aus den Tiefen des Internets, dass ich mich die ganze Zeit geirrt habe. Der richtige Weg besteht darin, eine Spur vom IC-Erdungsstift zum Kondensator zu führen und dann eine Verbindung zur Erdungsebene herzustellen:

Ist das richtig?

Ich glaube ich habe d) benutzt was irgendwie falsch ist. Kann jemand, der mehr Erfahrung hat, etwas Licht in dieses Thema bringen, welche davon ist die bevorzugte Methode? Danke.

Ich habe keine Ahnung was ich tue
quelle
d) ist falsch und f) ist richtig - siehe Erklärungen. Warum hast du sie nicht beachtet?
Leon Heller
4
@LeonHeller Ich bin nicht davon überzeugt, dass der Satz "VCC und GND führen dazu, dass Rauschstrom nicht über DeCap fließt. DeCap hat keine Wirkung" eine vollständige Erklärung für alle auf der Welt ist. Die meisten Leute sehen ein Flugzeug nur als Kurzschluss, selbst einige Profis, und besonders für D fehlt es sehr. Dass a, c und e schlecht sind, ist offensichtlicher, b in geringerer Menge. Als solches finde ich diese Frage gültig.
Asmyldof
1
Ich stimme Asmyldof zu. Dies ist eine wichtige Frage, und diese Beispiele sind dumm unklar, der gesamte Punkt dieses Kondensators, um das Welligkeitsrauschen zu verbrauchen und ein Ladungsspeicher für eine hochintensive Belastung des IC zu sein. Fragen Sie weg.
ARMATAV
2
Für das, was es wert ist, sind die Kommentare zu den Beispielen 'a' und 'c' im Bild BS. Ich würde der Quelle, in der Sie das Bild gefunden haben, nicht zu viel Vertrauen schenken.
Das Photon

Antworten:

4

Es hängt mit der Richtung zusammen, in die der Strom fließt, wie schwer das ist und was das verursachen kann.

Was mit d zum Beispiel passiert, ist, dass Schaltrauschen von der uC vernünftige Stromspitzen aufnehmen kann. Diese Ströme werden direkt in die Masseebene und deren Kapazität und Induktivität eingespeist. Irgendwann wird diese Energie teilweise durch den Entkopplungskondensator kompensiert, aber es wird zu spät sein. Die Spitze befindet sich bereits im Erdungsbereich und der Strom kann eine laufende Spitze oder Schwingung entlang der Grundebene induzieren, da es sich nicht nur um eine Metallplatte handelt. Es enthält einen sehr schwierigen Satz mathematischer Gleichungen in Bezug auf die eigene Induktivität und Kapazität für andere Kupferbereiche.

Zugegeben, ein tatsächlicher Ring auf einer Grundebene ist nicht einfach zu erreichen, insbesondere mit einer kleinen Schleife, aber es ist besser, einen Bogeyman zu haben, der wahrscheinlich nie passieren wird, als jeden Tag allen Sonnenschein anzunehmen.

Sie möchten, dass alle Rauschspitzen den Kondensator immer sehen, bevor er auf beiden Spuren etwas anderes sieht. Sie wissen also, dass er lieber Energie aus dem Kondensator als aus Ihren Leistungsebenen entnimmt und das Rauschen direkt in den Rest Ihres Systems einspeist.

BEARBEITEN:

Es gibt (begrenzte) Gründe, D. zu verwenden. Bei Ihrem ersten Bild kann es sich um einen handeln. Wenn die Spuren lang sein müssen, damit Ihre Komponenten die Kappe direkt sehen können, ist die Durchkontaktierung zum Flugzeug möglicherweise das geringere von zwei Übeln. Eine lange Spur unterbricht den Schaltstrom, der dem uC / Komplex-Chip zur Verfügung steht. Und es könnte diese Ströme verwenden, um Rauschen zurück in den Chip zu erzeugen, wenn Sie es zufällig unter den Substraten laufen lassen (so selten es auch sein mag). Im Allgemeinen ist die Regel, dass der Chip die Kapazität zuerst auf beiden Spuren sieht, gut, und die meisten Geräte vom Typ uC / uP / FPGA haben ihre Pins so, dass dies mit sehr kurzen Spuren möglich ist. Einige Teile der ATTiny- und PIC-Typfamilien sind ausgeschlossen, aber was möchten Sie für einen einzelnen US-Dollar?

Sie können jedoch sehen, dass die Tiny261-Familie viel AD hat und sich auch dafür entschieden hat, die Power-Pins für beide Domänen nebeneinander zu platzieren. Zufall?

Asmyldof
quelle
2

Es hängt alles von bestimmten Komponentenschalteigenschaften und bestimmten Leiterplatten ab. Für die meisten Designs spielt es überhaupt keine Rolle. Bei Konstruktionen, bei denen es darauf ankommt, dass die Schaltfrequenz sehr hoch ist, sollten Sie verstehen, warum Sie sich überhaupt mit den Entkopplungskondensatoren beschäftigen. Sobald die Taktflanke auftritt, schalten viele Transistoren im Inneren gleichzeitig. Um ordnungsgemäß zu funktionieren, muss die VDD-Versorgung stabil bleiben, da sonst ihre Ausgänge nicht gut funktionieren. Und da alle tatsächlich andere Tansistortore antreiben, ist der Anfangsstrom ziemlich hoch. Der Stromimpuls kommt also vom Entkopplungskondensator. Wenn die Spurinduktivität zwischen ihm und dem IC-Pin hoch ist, wird kein ausreichender Strom zugelassen. Dies ist übrigens der Grund, warum Sie manchmal 0201-Kappen benötigen - ein kleineres Gehäuse hat eine kleinere Induktivität. Jetzt, Durchkontaktierungen haben normalerweise eine niedrigere Induktivität als mehrere mm. Das Flugzeug hat eine Induktivität von nahezu Null, wenn es nicht viele Löcher enthält.

Gregory Kornblum
quelle
Ah, ich verstehe, dieser Teil scheint jetzt klar zu sein. Nun haben Sie erwähnt, dass die Induktivität von Durchkontaktierungen viel geringer ist als die von Spuren. Bedeutet dies, dass es in Situationen, in denen eine lange Verfolgung von Komponenten, Stiften oder anderen Leiterbahnen erforderlich ist, um einige Stifte zu verbinden, sinnvoller ist, nur einige Durchkontaktierungen in die Grundebene einzufügen und eine kleine Verknüpfung zwischen den Stiften hinzuzufügen, oder ist es vorzuziehen, die zu verlassen Grundebene so intakt wie möglich und alles in einer Schicht nachzeichnen, solange es machbar ist, auch wenn es die Spuren lang macht?
Ich habe keine Ahnung, was ich
1
Wow, das ist eine Millionen-Dollar-Frage. Sie müssen das Gleichgewicht zwischen intakter Ebene und kurzen Spuren halten. In einigen Fällen können Spuren häufiger verwendet werden, wenn Sie kein schnelles Umschalten erwarten, wenn Sie dicke Spuren verwenden und wenn Sie einen Kondensator haben. Auf der anderen Seite wird das Flugzeug nicht von einem einzigen Loch gesprengt, es geht also viel um Ihren gesunden Menschenverstand. Und natürlich werden Sie sehen, dass es bei den meisten Designs keinen großen Unterschied gibt. Ein enger Entkopplungskondensator reicht normalerweise aus. Das Design muss für 0,5-GHz-Chips und höher äußerst vorsichtig sein. Verwenden Sie dazu nur Ihren gesunden Menschenverstand.
Gregory Kornblum
Und reservieren Sie immer Zeit und Geld für das zweite Layout.
Gregory Kornblum