Avkoppling

Slutsatser

De viktigaste resultaten i artikelserien kan sammanfattas med:

• Avkopplingskondensatorer är effektiva långt över sin serieresonansfrekvens.
• Minimera induktansen mellan varje avkopplingskondensator och planen.
• Det är inte fullt lika viktigt att placera kondensatorer precis vid kretsen de ska avkoppla.
• Ju fler avkopplingskondensatorer desto bättre (lägre total induktans).
• Det finns ytterst sällan något att vinna på att blanda in kondensatorer med lägre värden än nödvändigt, däremot finns det en hel del att förlora på det i form av oönskade resonanstoppar och högre impedans vid låga frekvenser.
• Högre kapacitans är bättre än lägre (om allt annat, t.ex. kapsel, är lika).
• Mindre kapsel är något bättre än större (om allt annat, t.ex. kapacitans, är lika).
• Alltför låg ESR i kombination med hög ESL ger upphov till utpräglade resonanser både uppåt (parallell-) och nedåt (serie-), men ESR kan man inte påverka så mycket, så det är bättre att fokusera på att minska ESL.
• Var noga med layouten:
  • Använd korta ledare mellan kondensator och via.
  • Lägg en avkopplingskondensators vior nära varandra.
  • Använd inte mindre viadiameter än nödvändigt.
  • Anslut kondensatorerna till planen med fler än en via per lödyta om det finns plats.
  • Låt inte flera kondensatorer dela på samma vior såvida de inte sitter på olika sidor av kortet.
  • Gör planen stora och sammanhängande.
  • Specificera ett tunt lager glasfiber mellan spännings- och jordplan om möjligt.
  • Om man måste ha stort avstånd mellan planen i t.ex. ett fyralagerskort kan man förbättra situationen genom att fylla oanvänt utrymme på ytterlagret utanför spänningsplanet med jordplan (med många jordvior) och hålla isolationslagret tunt mellan dessa plan.
• Över ca 1 GHz är effekten av avkopplingskondensatorerna oftast försumbar och det enda man har att förlita sig på är kapacitansen mellan planen.
• Det går att simulera plan med avkoppling med hygglig noggrannhet upp till några hundra MHz genom att man estimerar parasiterna hos kondensatorerna och kapacitansen mellan planen.
• Om man har tillgång till en lämplig nätverksanalysator kan man relativt enkelt mäta upp impedansen hos spänningsmatningen på sitt kort och undersöka om något behöver förbättras. Det underlättar om man har förberett layouten för anslutning av mätkablarna.

Referenser

[1] "Murata Chip S-Parameter & Impedance Library Version 3.13.1", http://www.murata.com/designlib/mcsil/index.html

[2] H. Johnson, M. Graham, "High Speed Signal Propagation - Advanced Black Magic", ISBN 013084408X

[3] H. Johnson, "Parasitic Inductance of Bypass Capacitor II" http://www.sigcon.com/Pubs/news/6_09.htm

[4] Todd D. Hubing et al., "Power Bus Decoupling on Multilayer Printed Circuit Boards", in IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 37. No. 2, May 1995, pp. 155-166.

[5] H. Johnson, "Parasitic Inductance of Bypass Capacitors", http://www.sigcon.com/Pubs/edn/ParasiticInductance.htm

[6] D. G. Brooks, "ESR and Bypass Capacitor Self Resonant Behavior - How to Select Bypass Caps", http://www.ultracad.com/esr.htm

[7] H. Johnson, "Bypass Capacitor Layout", http://www.sigcon.com/Pubs/news/2_3.htm

[8] M. Wong, T. Schmitz, "Choosing and Using Bypass Capacitors (Part 2 of 3)", http://www.planetanalog.com/showArticle.jhtml?articleID=199905942

© Per Magnusson