Potrivit pentru modul comun și condensatoare X2Y de suprimare a interferențelor diferențiale pentru mai bine

15 noiembrie 2006, 14:37 | Dr. Rob Derksen și Bart Bouma

Condensatoarele X2Y au marele avantaj în circuitele de înaltă frecvență că au o rezistență de serie echivalentă scăzută (ESR, rezistență de serie echivalentă) și o valoare a inductanței de aproximativ 50 pH. Prin urmare, acestea sunt mai puțin susceptibile la interferențele electromagnetice (EMI) și, de asemenea, sunt potrivite atât pentru suprimarea interferențelor în modul comun, cât și pentru cele de diferență în circuitele de filtrare a liniei de semnal.

Potrivit pentru modul comun și suprimarea interferențelor diferențiale

Interferențele de la bord sunt, de obicei, reținute în mod eficient prin protejarea carcasei dispozitivului. Pe de altă parte, cablurile care intră și ies sunt un punct slab, deoarece acționează ca antenele atunci când recepționează sau transmit interferențe în modul comun (așa-numita interferență în modul comun, CM). Această interferență cauzată de inductanță sau capacitate de rătăcire prin intermediul sursei de alimentare și a cablurilor de date poate fi în general atenuată prin împingerea granulelor de ferită peste linie la unul sau ambele capete ale liniei. Acestea amortizează propagarea de înaltă frecvență în punctul în care sunt plasate peste linie, deoarece acolo reprezintă o cale cu rezistență ridicată pentru interferența de înaltă frecvență. împiedicați-l să se răspândească de-a lungul cablului. Perlele de ferită împiedică emiterea de interferențe electromagnetice pe linia de alimentare cu energie și protejează împotriva interferențelor cu radiații pe liniile de date.

Margelele de ferită combate astfel de probleme destul de eficient și ușor (deși suprimarea zgomotului care poate fi realizată este limitată); cu toate acestea, acestea sunt o soluție destul de costisitoare, deoarece necesită un pas suplimentar în timpul fabricării. O practică mai bună este suprimarea zgomotului de pe placa de circuit în sine. Pentru aceasta, însă, componentele cu inductanță scăzută sunt indispensabile - în special condensatoarele, care eliberează părțile critice ale circuitului de tensiunile de interferență și de alte efecte de înaltă frecvență.

Condensatoarele multistrat ceramice SMD (MLCC) se dovedesc utile dacă doriți să păstrați interferențele la distanță, îmbunătățind performanțele de decuplare. Acest lucru se aplică și MLCC-urilor mărcii Phycomp de la Yageo, care pot suprima interferențele și mai eficient cu inductanța lor scăzută. Acestea sunt atașate cât mai aproape de microprocesor și limitează interferențele în circuite cu viteze de procesare și ceas de până la aproximativ 1 GHz.

Peste această frecvență, proiectanții de circuite vor avea succes numai dacă păstrează toate inductanțele și rezistențele parazite cât mai scăzute posibil pe blocurile de circuite critice. Acest lucru se aplică dacă doriți să reduceți interferențele de alimentare cu energie și liniile de date, de asemenea, pentru MLCC-uri cu inductanță scăzută, care ar trebui să fie, de asemenea, cuplate cu condensatori X și Y, care au valori de inductanță ultra-scăzute. În trecut, acestea erau componente discrete, dar s-au înregistrat progrese enorme în integrarea lor. Acest lucru este valabil mai ales pentru invenția brevetată pentru supresorul X2Y pe care Yageo îl folosește în seria de produse X2Y. Componentele individuale sunt integrate într-o carcasă mică SMD cu patru pini și sunt prezentate cu inductanță extrem de scăzută și echilibru bun. Cu o inductanță de 50 pH, acestea fac ca granulele de ferită să fie inutile - acesta este un factor de 10 mai mic decât în cazul celor mai bune soluții discrete MLCC. În plus, acestea provoacă suprimarea interferențelor de obicei de la 30 la 40 dB în intervalul de la 1 la 10 GHz.

Electrozii de ecranare suprimă componentele parazite

Construcția X2Y se bazează pe un condensator SMD standard cu doi electrozi (A și B, Figura 1). Trei electrozi de protecție atașați unul la altul și conectați la cele două conexiuni laterale opuse (G1 și G2) ale corpului condensatorului înconjoară electrozii A/B. Aceasta creează un IPD (dispozitiv pasiv integrat) cu patru conexiuni. Electrozii de protecție protejează câmpurile electrostatice și suprimă energia parazită emisă în mod normal de electrozii A/B.

Împreună cu electrozii lor de protecție, electrozii A/B formează o pereche de „condensatori Y” echilibrați simetric care funcționează ca două MLCC standard conectate la masă. Aceiași doi electrozi formează, de asemenea, un „condensator X” peste electrodul central comun - de unde și numele „X2Y” (Fig. 2). Fiecare condensator Y are capacitatea C, unde X este corespunzător C/2. Ca și în cazul condensatoarelor standard, repetarea structurii de bază crește capacitatea.

Figura 1. Construcția X2Y se bazează pe un condensator SMD standard cu doi electrozi (A și B). Trei electrozi ecran interconectați, care sunt conectați la cele două conexiuni laterale opuse (G1 și G2) ale condensului

Cu condensatori convenționali pe plăci de circuite imprimate standard cu două straturi cu masă (masă, gnd) și nivel de tensiune (putere, pwr), bucle mari de curent și, din acest motiv, rezultă inductanțe mari [1]. Pe X2Y, electrozii A/B sunt ambii conectați la pwr, în timp ce G1/G2 sunt conectați la gnd prin conexiuni. În acest fel, electrozii de protecție formează o extensie paralelă a gnd-ului plăcii de circuit - bucla de curent și, prin urmare, și inductanța sunt determinate exclusiv de grosimea stratului dielectric. Electrozii de protecție reduc și mai mult inductanța, permițând câmpurilor magnetice să contracareze; și anume prin faptul că curenții X2Y prin A și B curg în direcții opuse și cele două câmpuri magnetice se anulează reciproc.

Procesul de fabricație este similar cu cel utilizat pentru MLCC; adică cu straturi interne strâns distanțate. Ca rezultat, cei doi condensatori Y au valori aproape identice (chiar și cu o abatere mai mică de 1%, dacă este necesar). Componentele sunt furnizate în dimensiuni standard EIA (0603/0805/1206/1210/1812) cu valori de capacitate Y de la 10 pF la câțiva µF și de la 10 la 100 V.

Figura 2. Vedere din stânga sus, vedere din dreapta a blocurilor funcționale ale unui X2Y.