Gegenwärtig benutze ich keine entkoppelnden Kondensatoren, um alle meine Geräte mit Batterien zu betreiben. Sind sie im Allgemeinen erforderlich / nützlich, um Energie aus einer Batterie zu ziehen?
Im Allgemeinen sollten Sie sie immer verwenden. Es ist einfach etwas, das Sie nicht verletzen kann, aber ernsthafte Probleme verursachen kann, die ignoriert werden.
Sie haben wahrscheinlich keine größeren Probleme mit Ihren Batterien gesehen, weil sie relativ nahe an Ihren Chips platziert sind und weil sie einen internen Widerstand gegen die Unterdrückung höherfrequenter Signale haben.
Dies kann bei höherfrequenten Signalen immer noch zu Problemen mit der Stromversorgung führen. Wenn ein Mikrocontroller mit 20 MHz betrieben wird, werden 20e6 Stromimpulse pro Sekunde gezogen. Dies scheint vielleicht kein großes Problem zu sein, aber wenn sich genügend Eingänge auf einmal ändern, kann es zu einem Masse-Bounce oder vielen ähnlichen Problemen kommen, die mit Pfaden mit hoher Induktivität gegen Erde verbunden sind.
Der Wikipedia- Artikel hat Hintergrundinformationen, wenn es hilft.
Die Aufgabe eines Entkopplungskondensators besteht darin, die Leistungsaufnahme Ihres Geräts vom Rest des Stromkreises zu "entkoppeln". Wenn ein Entkopplungskondensator seine Aufgabe erfüllt, wird nur eine Gleichstromaufnahme gemessen. Sie entfernen die Wechselstromwelle.
Es gibt verschiedene Begriffe für die Entkopplung von Kondensatoren.
Die Bulk-Kondensatoren fungieren als große Stromquellen, die für bestimmte Zeiträume Strom liefern können. Diese sind für die Funktionalität erforderlich. Ohne eine Bulk-Filterkappe müssen Sie einen zeitabhängigen Strom haben, da Ihr Chip im Zyklus Strom zieht.
Überbrückungskondensatoren haben häufig einen niedrigeren Wert und sind so ausgelegt, dass sie höhere Frequenzen abschließen. Wenn die Frequenz abnimmt, nimmt die Impedanz für Kondensatoren ab. Ein Kondensator mit kleinerem Wert hat eine höhere Impedanz. Diese kleinen Kondensatoren sind das Rückgrat für die Beendigung von Wellen mit höheren Frequenzen.
Jahrzehntelange Kondensatoren sind ein anderer Begriff für Bypass-Kappen, der Name impliziert jedoch mehr. Wenn Ihre Bulk-Filterkappe .1uF ist, sind Ihre Dekaden-Kappen .01uF und .001 und sogar .0001uF, je nachdem, was Sie tun. Normalerweise sehe ich nur 1 Dekade Kappe, aber ich musste 2 oder 3 vorher verwenden.
Beim Entkoppeln geht es nicht darum, die Leistung zu glätten, sondern darum, das Hochfrequenzrauschen zu unterdrücken, das von Schaltungen erzeugt wird, die Signale mit hoher Anstiegsrate erzeugen, insbesondere von Logikschaltungen.
Wenn sich ein Knoten innerhalb von Nanosekunden über mehrere Volt ändert, ist ein kurzer Stromstoß erforderlich, um die Kapazität an diesem Knoten zu laden / entladen. Wenn sich mehrere ICs die Versorgungsverkabelung teilen, bedeutet die Induktivität in den Versorgungsleitungen, dass diese Stromstöße, die in einen IC fließen, zu Einbrüchen der Versorgungsspannung für die anderen ICs führen, was zu Störungen in ungewollten Zuständen führen kann.
Der Grund, warum Sie jedem IC eine gute Hochfrequenzkappe aufkleben, besteht darin, diese Stromschwankungen einzeln bereitzustellen und dadurch die Versorgungsbedarfe der ICs voneinander zu entkoppeln.
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Sie sind nützlich, weil Geräte, die Strom ziehen, auch Welligkeiten verursachen können - nicht nur den Regler. Beispielsweise zieht ein Mikrocontroller bei einer steigenden Taktflanke mehr Strom und ansonsten weniger. Durch diese Entnahme wird die Versorgungsspannung ganz leicht abgesenkt. Wenn alles von der gleichen Uhr abläuft, wird es schlimmer. Mit einem Kondensator an den Leistungsstiften steht eine Reserve zur Verfügung, um diese Welligkeit zu minimieren. Es ist eine gute Idee.
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Eine Batterie hat einen Innenwiderstand. Die von Mikrocontrollern und anderer digitaler Logik gezogenen Stromimpulse können zu einem Absinken der Batteriespannung führen. Eine lose Entkopplungskappe (ca. 10 µF) über den Stromschienen ist erforderlich, um zu verhindern, dass große Einbrüche Probleme verursachen. Vergessen Sie nicht, dass auf den Vdds aller digitalen Logik-ICs auch kleine 100-nF-Kappen erforderlich sind, um eine lokale Stromquelle bereitzustellen. Die Induktivität von Leiterbahnen auf Ihrer Leiterplatte macht dies erforderlich, oder Sie können seltsame und ungewöhnliche Fehler entdecken, die Ihre Schaltung beeinflussen.
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Jedes Mal, wenn ein Transistor in einem digitalen System seinen Zustand ändert, wird ein winziger Strom benötigt, um umzuschalten. Unzählige Transistoren in einem Logikchip oder Mikrocontroller ändern sich fast gleichzeitig. In diesem Fall steigt der Stromverbrauch des Chips kurzzeitig an. Überbrückungskondensatoren (oder Entkopplungskondensatoren) helfen dabei, diese Leistung zu liefern, so dass diese kurzen Lastspitzen nicht dazu führen, dass die Versorgungsspannung auf anderen Chips abfällt. (Zumal die anderen Chips kurzzeitig gleichzeitig ihren eigenen Strom benötigen.)
Aus diesem Grund möchten Sie sehr schnelle (kleine, niedrige ESR) Kappen in der Nähe jedes ICs, so nah wie möglich an den Stromanschlüssen.
Die großen Kappen in der Nähe des Netzteils liefern den Strom, der die Last trägt, während die Wechselstromversorgung 0 V durchläuft, und die kleinen / mittleren Kappen in der Nähe des Netzteils helfen, die über die gesamte Platine verteilten Bypass-Kappen wieder aufzufüllen.
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