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Guía de filtros de supresión de ruido
Fundamentos de las contramedidas del ruido [Lección 11] Notas sobre el uso de condensadores chip de 3 terminales
Siguiendo con nuestra discusión anterior sobre los microesferas de ferrita, en esta lección hablaremos sobre lo que necesitas saber para hacer el mejor uso de los condensadores de chip de 3 terminales.
1. Consideraciones al montar condensadores de chip de 3 terminales en un sustrato multicapa
Los condensadores chip de 3 terminales tienen menor impedancia del terminal de tierra en comparación con los condensadores normales de 2 terminales, y ésta es la clave para la supresión del ruido de alta frecuencia. Sin embargo, para aprovechar esta característica hay que prestar atención al diseño del patrón para el montaje, y diseñar el patrón del lado de tierra para que sea lo más grueso y corto posible. Consideraciones similares se aplican al montaje en un sustrato multicapa.
Los ejemplos de la figura 1 ilustran los efectos en la supresión de ruido de los cambios en la forma en que se monta el condensador de 3 terminales en un sustrato multicapa, en particular la conexión a la capa GND. En estos ejemplos, la capa GND está situada cerca del lado opuesto de la superficie donde está montada la MCU. Un ejemplo de conexión corta a la capa GND se ilustra en el Ejemplo A, en el que el condensador de 3 terminales está montado cerca de la capa GND, en el lado opuesto de la superficie de montaje de la MCU. El Ejemplo C, en el que el condensador de 3 terminales está montado en el mismo plano que la MCU, muestra el resultado de una mayor distancia a la capa GND en comparación con el Ejemplo A. Observe la diferencia significativa en el nivel de ruido entre los Ejemplos A y C. Al considerar el patrón GND, no basta con pensar en la planaridad; también hay que tener en cuenta la longitud de las vías. En el Ejemplo B de la Figura 1, la entrada y la salida de alimentación al condensador de 3 terminales pasan a través de la misma capa, sin la clara separación que se encuentra en el Ejemplo A. (Como esto es difícil de explicar por escrito, consulta la figura.) En este caso, el nivel de ruido es ligeramente superior al del Ejemplo A. Esto se debe probablemente a que las vías de entrada y salida al condensador de 3 terminales están tan cerca que parte del ruido, en lugar de pasar a través del condensador de 3 terminales, lo está puenteando debido al acoplamiento capacitivo entre las vías. Como muestra este ejemplo, debes prestar atención al enrutamiento fuera del condensador para obtener el mejor rendimiento del condensador de 3 terminales. La figura 2 muestra los puntos clave para montar un condensador de 3 terminales en un chip.
2. Conexiones "no pasantes" al condensador de 3 terminales del chip
La forma en que suele utilizarse un condensador de chip de 3 terminales consiste en cortar primero el patrón de la línea cuyo ruido se desea reducir, como la línea de alimentación, insertar el condensador y, a continuación, conectar el terminal de tierra (figura 3). Recientemente, se ha propuesto un método de conexión poco convencional. Este método es adecuado cuando se desea estabilizar las fluctuaciones de tensión en el CI utilizando un condensador de 3 terminales como condensador de derivación para la fuente de alimentación del CI. Este método de conexión se ilustra en la Figura 4, donde, a diferencia de la Figura 3, los terminales se conectan a la línea de alimentación sin cortar el patrón de alimentación. Este método de conexión se denomina "conexión no pasante" porque la línea de alimentación no pasa a través del condensador de 3 terminales. Debido a que la conexión entre la línea de alimentación y el condensador es paralela, la impedancia de esta parte se reduce a la mitad, la impedancia de la ruta de bypass se reduce, y la variación de voltaje del CI se reduce. Además, como se muestra en la figura, al colocar las vías del lado GND y del lado de alimentación adyacentes entre sí, los flujos magnéticos generados por la corriente entre ellas se cancelan mutuamente, produciendo una caída aparente en la inductancia de esta parte, reduciendo aún más la impedancia. Sin embargo, debido a que parte del ruido acaba pasando a través de la línea de alimentación sin atravesar el condensador de 3 terminales, el efecto de reducción del ruido que escapa al exterior se reduce significativamente en comparación con el método convencional de conexión en el que el condensador de 3 terminales se inserta después de cortar la línea de alimentación.
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