Warum sollten Sie einen Widerstand und einen Kondensator übereinander stapeln?

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Ich habe eine Ladungsverstärker- / Formungsschaltung von meinem Vorgänger geerbt. Als er ein Tiefpassfilter mit Strom-Spannungs-Umwandlung herstellen wollte, hatte er eine Standardschaltung wie:

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab

Er würde einen einzelnen Footprint für R9 und C11 erstellen und diese wie folgt übereinanderlöten:

PCB mit gestapelten Feedback-Komponenten

Welche Gründe könnte er gehabt haben, um die Schaltung auf diese Weise zu entwerfen? Ich habe diese spezielle Technik nirgendwo anders gesehen. Für mich sieht es problematisch aus, sowohl in Bezug auf die Montage als auch hinsichtlich der Minimierung des Rückkopplungspfads des Kondensators. Für das, was es wert ist, soll die Schaltung mit extrem kurzen (~ 4 ns) Impulsen umgehen.


Edit: Danke für die aufschlussreichen Kommentare! Die Idee hinter dieser Schaltung ist in der Tat, die von einer PIN-Diode erzeugten Impulse zu verbreitern . Der Kondensator hat einen COG-Wert von +/- 10%.

Um meine Verwirrung in Bezug auf diese Schaltung zu erweitern, stimme ich zu, dass Parasiten durch Stapeln verändert werden. Aber ich hätte erwähnen sollen, dass der Kondensator und der Widerstand beide 0603 sind (wenn es auf dem Bild nicht klar ist). Ich hätte gedacht, wenn der Designer sich Sorgen um Parasiten gemacht hätte, wäre sein erster Schritt die Reduzierung der Bauteilgröße gewesen.

Ich habe einige andere Probleme mit dem Board behoben und wollte sicherstellen, dass mir in diesem Stapelgeschäft nichts Wichtiges entgeht. Nochmals vielen Dank für den nützlichen Einblick.

Seth
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Das ist sicherlich ein Weg, um mit Streuinduktivität umzugehen ...
Ignacio Vazquez-Abrams
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Die Schaltung hat eine Eckfrequenz von 40 kHz. Ich denke nicht, dass Streuinduktivität hier ein Thema ist. Bei einer Kapazität von 4 pF ist jedoch möglicherweise eine Minimierung der Streukapazität beabsichtigt. Ich würde mir auch Layoutmerkmale wie Erdungsausschnitte unter diesen Teilen und die damit verbundenen Drähte genau ansehen.
Das Photon
4
@EugeneSh., Bis auf die Tatsache, dass der Siebdruck beide Bezeichner hat.
Das Photon
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Das erste Problem ist, dass der OPA846 bei Gewinnen unter 7 nicht stabil ist, daher erscheint mir diese Frage ohne Angabe der "sogenannten" Stromquelle tot. Wahrscheinlicher ist, dass der Ingenieur diesen Trick aus einem Entwurf "gelernt" hat, der ihn aus einem anderen Grund verwendete.
Andy aka
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@ DerStrom8 würde bei einer Streuinduktivität von 10 nH (mit 4 pF) bei 800 MHz in Resonanz geraten - macht angesichts des Abrollpunkts von 40 kHz keinen Sinn.
Andy aka

Antworten:

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Vergessen Sie die 40kHz - diese Art von Schaltung schwingt sehr gerne mit sehr hohen Frequenzen - der Rückkopplungswiderstand ist bei hohen Frequenzen im Vergleich zu einigen pF fast offen (1M) und der Verstärker hat ein Verstärkungsbandbreitenprodukt von 1,75 GHz . In dieser Hinsicht ähnelt es einem Fotodioden-Transimpedanzverstärker. Noch wichtiger ist, dass Sie Eingänge mit sehr hohen Frequenzen messen.

Mir scheint, dass er will minimieren sowie steuern den Wert der Streukapazität auf den invertierenden Eingang und über die 4pF Kappe. Bei hohen Frequenzen (wie durch die 4ns-Impulse und den Verstärker-Roll-Off impliziert) ist dies im Grunde genommen eine kapazitive Schaltkreis-Ausgangsspannung, deren Eingangsstrom über die Zeit geteilt durch ~ 4pF integriert wird. Der 4pF-Rückkopplungskondensator (und die Verstärkereingangskapazität) sind nicht wesentlich größer als die Streukapazität von Leiterbahnen und Pads. Sogar der Widerstand selbst erhöht die Kapazität möglicherweise um 1% (0603 vorausgesetzt).

Natürlich zeigt sich so etwas manchmal als "Feldverstärkung" (zum Beispiel oszilliert ein Verstärker, so dass eine Kappe auf den Rückkopplungswiderständen klebt), aber dies war in diesem Fall eindeutig beabsichtigt.

Spehro Pefhany
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Sie gehen zu Recht davon aus, dass diese Schaltung als Transimpedanzverstärker fungiert und die Komponenten 0603 sind. Meiner Meinung nach ist dies überflüssig, da der Kondensator +/- 10% beträgt und wir aufgrund der 0603-Leitungen nur 1% hinzufügen. Ich stelle mir vor, dass wir dies weiter reduzieren könnten, indem wir 0402 (oder angesichts der geringen Verlustleistung sogar 0201) ersetzen, oder würden Sie sich einen verbleibenden Vorteil vorstellen?
Seth
Die Leiterbahnen und Pads hätten wahrscheinlich eine viel größere Kapazität als die winzige End-to-End-Kapazität eines 0603, aber ich vermute, dass die Vorteile in der Tat gering sind.
Spehro Pefhany
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Wie @ IgnacioVazquez-Abrams sagte, ist dies eine übliche Methode zur Reduzierung der Streuinduktivität, die zu unerwünschten Schwingungen führen kann. Ich habe diese Methode tatsächlich ziemlich oft gesehen, besonders in Schaltkreisen, die empfindlicher auf übermäßige Induktivität und Schwingungen reagieren. Einfach ausgedrückt, verbessert es die Leistung des Filters.

In langsameren Schaltkreisen, bei denen die Streuinduktivität möglicherweise nicht so problematisch ist, kann dieses Verfahren dennoch verwendet werden, um bei Designs mit hoher Dichte Platz auf der Leiterplatte zu sparen.

Es ist sicherlich nicht ideal für die Produktion, da ich bezweifle, dass Bestückungsautomaten wirklich dafür ausgelegt sind. Ich stelle mir vor, dass dies von Hand gemacht werden müsste, was den Zeitaufwand und die Kosten erhöhen würde.

Obwohl dies in Ihrem speziellen Beispiel nicht der Fall ist, kann diese Methode auch zum Trimmen von Widerstands- / Kapazitätswerten verwendet werden. Wenn der Widerstand etwas zu hoch ist, kann ein anderer Widerstand darüber gelegt werden, um den Ersatzwiderstand zu verringern. In ähnlicher Weise wird die Kapazität erhöht, wenn ein Kondensator auf einen anderen Kondensator gelegt wird.

DerStrom8
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Ist diese Konstruktion in einem Filter mit 40 kHz Eckfrequenz sinnvoll?
Das Photon
Hmm, vielleicht war es nur platzsparend. Ich habe meine Antwort bearbeitet.
DerStrom8
Es ist, weil sie aus irgendeinem Grund 4pF verwenden, und sie brauchen es, um ziemlich genau zu sein. Andernfalls wird die Bandbreite variieren
Gregory Kornblum
Ich habe SMD-Kondensatoren gesehen, die standardmäßig in HF-Schaltkreisen doppelt gestapelt sind. Der Arbeitsaufwand zum manuellen Aufeinanderlegen ist gering. Ich hielt sie mit einem Zahnstocher fest. Heften Sie ein Ende an, dann das andere, und fügen Sie dann beidseitig Lot hinzu, um eine feste Verbindung zu erzielen. Das Lot auf dem Foto sieht sehr glänzend aus wie Zinn / Blei-Lot.
Sparky256
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@ Sparky256 Ich sage nicht, dass es schwierig ist, von Hand zu arbeiten. Ich sage nur, dass die Tatsache, dass es von Hand gemacht werden muss, den Zeit- und Kostenaufwand für den Montageprozess erhöht.
DerStrom8