Перейти к содержанию

Блокировочный конденсатор

Микросхема при каждом переключении берёт из питания короткий импульс тока. Дорожки до источника питания имеют индуктивность и не успевают его дать, поэтому у выводов питания ставят конденсатор — местный запас заряда. Его называют блокировочным, или развязывающим.

Обновлено Редакция GAW

Блокировочный конденсатор (decoupling или bypass capacitor) — конденсатор между выводом питания и общим проводом микросхемы, установленный вплотную к ней. При переключении выходов и внутренних узлов микросхема берёт короткий импульс тока. Источник питания далеко, а дорожки до него имеют индуктивность, поэтому ток в первые наносекунды отдаёт ближайший конденсатор — местный запас заряда.

Что пишут производители:

МикросхемаРекомендация
MSP430FR2433 (TI)керамический с малым ESR не меньше 100 нФ в пределах нескольких миллиметров от выводов, плюс 4,7–10 мкФ на питании
6N137 (Vishay AN71)SMD керамический около 0,1 мкФ с короткими выводами, сплошной слой земли
DRV8833 (TI)керамический 10 мкФ на питании двигателей, отдельные конденсаторы на выводах VINT и VCP — у самых выводов

Обычная практика — два конденсатора: керамический 100 нФ у каждого вывода питания отдаёт быстрые импульсы, а конденсатор на единицы–десятки микрофарад рядом покрывает более медленные изменения тока. Значение имеет разводка: дорожка от конденсатора до вывода питания и обратно к выводу общего провода должна быть как можно короче — длинный путь добавляет индуктивность и сводит пользу на нет.

Потребность в развязке зависит от того, какие броски тока даёт микросхема. TI отмечает, что КМОП-таймер TLC556 даёт намного меньшие броски при переключении выхода, чем биполярный NE556, которому нужны большие развязывающие конденсаторы. Для силовых узлов — драйверов двигателей — у выводов питания ставят керамику на микрофарады, как в карточке DRV8833 и TB6612FNG, для быстрых цифровых развязок — как в карточке 6N137.

Частые вопросы

Какой конденсатор ставить у микросхемы?

Обычно керамический на 100 нФ у каждого вывода питания плюс конденсатор на единицы–десятки микрофарад рядом с микросхемой. Например, TI для MSP430FR2433 требует керамический конденсатор с малым ESR не меньше 100 нФ в пределах нескольких миллиметров от выводов и рекомендует 4,7–10 мкФ на питании, а для оптопары 6N137 в руководстве AN71 — керамический около 0,1 мкФ.

Почему конденсатор нужно ставить вплотную к выводам?

Потому что дорожка и выводы конденсатора — это индуктивность, которая мешает быстро отдать ток. Чем длиннее путь от конденсатора до выводов питания и общего провода микросхемы, тем хуже он работает на высоких частотах. Vishay в AN71 советует SMD-конденсатор с короткими выводами и сплошной слой земли.

Что будет без блокировочного конденсатора?

Напряжение питания будет проседать при каждом переключении, а на его шине появятся всплески. Это сбивает логику и аналоговые узлы, а у микроконтроллеров может вызвать сброс: по даташиту MSP430FR2433 изменение питания быстрее 0,2 В/мкс способно вызвать сброс BOR, и рекомендованный конденсатор ограничивает скорость таких изменений.

Источники

  1. Texas Instruments. MSP430FR2433 Mixed-Signal Microcontroller (SLASE59F, revised December 2019) — разд. 5.3 — керамический конденсатор с малым ESR не меньше 100 нФ как можно ближе к выводам питания, в пределах нескольких миллиметров, допуск ±20 %; рекомендуемый CDVCC 4,7–10 мкФ; изменение питания быстрее 0,2 В/мкс может вызвать сброс BOR
  2. Vishay. Application Note 71: 10 MBd High-Speed Optocoupler Design Guide (doc. 83747, Rev. 1.4, 04-Jun-2014) — SMD керамический конденсатор около 0,1 мкФ, короткие выводы; сплошной слой земли или короткие встречные дорожки питания и общего провода
  3. Texas Instruments. DRV8833 Dual H-Bridge Motor Driver (SLVSAR1E, revised July 2015) — керамический конденсатор 10 мкФ на VM, 2,2 мкФ на VINT и 0,01 мкФ между VCP и VM — как можно ближе к выводам, VM — толстой дорожкой к GND
  4. Texas Instruments. TLC556x Dual CMOS Timers (SLFS047D, revised March 2026) — КМОП-таймер даёт намного меньшие броски тока при переключении выхода, чем NE556, которому нужны большие развязывающие конденсаторы

Нашли ошибку?

Смотрите также