Размер конденсаторной упаковки SMD и высокочастотные характеристики

8

Я проектирую схему с FPGA Spartan6, и в документации для FPGA указаны конденсаторы 4,7 мкФ (0805) и 0,47 мкФ (0402) для развязки. Поскольку я действительно не хочу паять конденсаторы 0402, если я могу избежать этого, я хотел бы использовать для этого конденсаторы размером 0805 или 1210. Будет ли их производительность на высоких частотах отличаться от тех, которые имеют меньшие пакеты?

Максимальная частота входов / выходов ~ 300 МГц

Pentium 100
источник
1
Кроме того, варианты BGA Spartan-6 требуют [по крайней мере, рекомендуют] конденсаторы 0201, расположенные между шариками.
Ник Алексеев
@NickAlexeev Я использую версию TQFP, поскольку она доступна, и пайка BGA совсем не увлекательна.
Pentium100
SRF всегда увеличивается с меньшими размерами частей. Std 1206 0,47 мкФ - ~ 5 МГц при 10 МОм
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
2
Предостережение относительно небольших упаковочных керамических конденсаторов. Их емкость может значительно упасть при смещении постоянного тока и может быть намного больше, чем могут себе представить люди. Обязательно ищите данные для конкретного номера детали, а не для таблицы данных о семье. (информация может рассматриваться на веб - сайтах производителя) См: керамические конденсаторы FAQ Смотрите также: Почему 47uF конденсатора падает до 37 мкФ, 30uF или ниже
Tut

Ответы:

7

Да, это имеет значение.

Большая упаковка, как правило, будет иметь более высокую паразитную индуктивность, что приведет к снижению собственной резонансной частоты и более высокому импедансу на высоких частотах:

введите описание изображения здесь

(источник изображения: electronicdesign.com )

Для конденсатора емкостью 0,1 мкФ с размером 0402 резонансная частота обычно находится в диапазоне 10-20 МГц.

Фотон
источник
FYIO, вчера я обнаружил, что также у электролитических конденсаторов есть некоторые параметры, которые меняются в зависимости от физических размеров. Например, из серии Capacytors PW от Nichicon импеданс при 100 кГц изменяется в зависимости от диаметра: изображение см. Здесь .
Антонио
@Antonio Это нормально для SMPS, но не для развязки спартанских CMOS-чипов. На самом деле ESR = мкФ / объем является степенным рядом для данного Vr и семейства электролитических. obrazki.elektroda.pl/7094755900_1482262954.jpg
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
2

Причиной максимального значения ESL является V = Ldi / dt >> V (пульсация) = Vr = ESL * dI / dt, где dI поступает от скачка нагрузки крышки CMOS с ESR драйвера на нагрузку 25 ~ 50 Ом и нагрузки Миллера в pF с поворотом время dt и от любых логических драйверов CMOS, Ic = CdV / dt, это «динамический» всплеск тока с крышкой Миллера и входом + нагрузка случайной крышки, таким образом, dI (L) = I (C), так что ...

Vr = ESL C dV / dt²

Пульсация может быть большой и является критической в ​​зависимости от ESR (таким образом, ограничения тока драйвера) ESL дорожки, нагрузки C и ESR нагрузки C с высоким Q-резонансом. Многие переменные, но в этом примере 50 Ом, таким образом, ток короткого замыкания 100 мА от 5 В, но рассчитан только на 50 мА. с 1 дюймом FR4 при 10 нГ / "и 2 пФ /", так что ближайшая развязывающая крышка находится на расстоянии 1 DIP-пакета на расстоянии 1 ". Результат -> 10% шума, но не предполагает заземления. введите описание изображения здесь

Для сверхнизких ESL соотношение сторон для L / W должно быть низким. 603, 1206 оба равны 2: 1, но 306 имеет обратную геометрию к 603 и, таким образом, почти 1/4 индуктивности и почти вдвое больше SRF.

Обычно лучше использовать 3 колпачка, разбросанных не более чем на 3 десятилетия из-за свойств ESR, SRF. Наибольший размер зависит от шага нагрузки и ESR LDO для ошибки регулирования нагрузки, а крышка объема уменьшает эту ошибку. Следующие кратковременные переходные процессы> 1 мкс, когда PSRR плохое, это промежуточный предел от 0,1 до 1 мкФ, тогда наименьший предел для значений скорости нарастания радиочастоты должен быть> 100x Coss или эффективная коммутируемая емкость всех синхронных затворов в [мА / нс] для трансформатора заряда коэффициент снижения пульсации. Для РЧ в диапазоне ГГц они требуют тщательного выбора значительно ниже 100 пФ, если только не достаточно высокий номинальный SRF.

Например, диапазоны ~ 40: 1 47 мкФ, 1 мкФ, 0,01 мкФ. В альтернативах
используется много (>> 10) параллельно с низким соотношением сторон L / W с тем же значением, например 0,1 мкФ тщательно отобранной части с низким ESL.

в общем, но не используйте заглушки общего назначения, используйте низкий ESR / низкий ESL и проверяйте компоновку и технические характеристики. Не угадай

введите описание изображения здесь

Кстати. этот 306 имеет тот же размер 60 тыс. кондуктивных контактных площадок, что и 1206. Этот трюк для пайки их наконечником 67 тыс. (1/16) состоит в том, чтобы быстро заделать одну сторону, затем припаять другую, а затем припаять 1-ю сторону с помощью зубочистки, удерживающей ее. на (абразивно) очищенных подушках. Это хорошо работает и для 603 деталей, а 402 лучше всего делать методом горячего воздуха с пастой. и инструмент для удержания на месте, если возникнут проблемы с надгробными плитами ...

Это также отличные 1206 Акриловые колпачки. http://www.digikey.com/product-detail/en/cornell-dubilier-electronics-cde/FCA1206A105M-H3/338-4076-1-ND/5700231

Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
источник
2
Это все правдивая информация, но она отвечает на вопрос, отличный от того, что было задано.
Фотон
Это показывает исключения к обобщению, где меньший размер имеет более высокий SRF. Считайте это альтернативным ответом, но вы можете не согласиться, если не понимаете мою логику.
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
На самом деле @ThePhoton Я пытался учесть как паяемость, так и SRF, а также более широкую картину широкополосной связи с низким ESR для источника питания, чтобы обеспечить минимальную пульсацию для импульса ступенчатой ​​нагрузки.
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
Есть ли список "средних" ESL, основанных на размере где-нибудь? Производитель FPGA указал максимально допустимый ESL, поэтому, я думаю, я могу найти физически больший колпачок с обратной геометрией и тем же ESL (или использовать несколько параллельно).
Pentium100
@ Pentium100, вы можете рассчитать его по емкости и резонансной частоте. Lp1/ωr2C
Фотон