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Guía de filtros de supresión de ruido
Fundamentos de las contramedidas del ruido [Lección 5] Condensadores de chip de 3 terminales
Después de hablar de las ferritas de chip, en esta lección hablaremos de los condensadores de chip de 3 terminales.
<Condensadores cerámicos de plomo>
Antes de hablar de los condensadores de chip de 3 terminales, una explicación de los condensadores de plomo de 3 terminales facilitará la comprensión de los conceptos.
La figura 1 muestra la estructura general de un condensador cerámico de plomo (2 terminales).
En los condensadores cerámicos tipo plomo, los electrodos de ambos lados de un solo panel dieléctrico están recubiertos y los terminales de plomo están unidos. En esta estructura, las partes terminales de plomo tienen una inductancia mínima (inductancia residual), por lo que cuando este condensador se utiliza como un condensador de derivación, hay inductancia entre él y el terminal de tierra.
La figura 2 muestra un ejemplo de las características de pérdida de inserción cuando el condensador se utiliza como condensador de derivación. Como muestra este gráfico de pérdida de inserción, el nivel de ruido disminuye hacia la parte inferior del gráfico. Normalmente, la impedancia disminuye proporcionalmente al aumento de la frecuencia en los condensadores, por lo que, incluso en las regiones de alta frecuencia, la pérdida de inserción debería seguir aumentando a lo largo de la línea discontinua de la figura. Sin embargo, en la realidad, los condensadores tienen la inductancia residual antes mencionada, y esta inductancia mínima interfiere, provocando una disminución del rendimiento a altas frecuencias representada por la curva de pérdida de inserción en forma de V de la línea continua.
Los condensadores de <3 terminales se fabrican proyectando dos extremos del cable por un lado>.
Los condensadores de 3 terminales son condensadores cerámicos en los que se modifica la forma de los terminales para mejorar las características de alta frecuencia de los condensadores de 2 terminales. Como se muestra en la Figura 3, uno de los terminales de un condensador de 3 terminales tiene dos salientes. Con esta configuración, las proyecciones del cable de 2 terminales se conectan a una entrada y una salida de fuentes de alimentación o líneas de señal, respectivamente, y el otro cable se conecta al terminal de tierra para crear las conexiones que se muestran en el esquema del circuito equivalente de la derecha. Al conectarlo de esta manera, la inductancia del cable de 2 terminales no entra en el lado de tierra, haciendo así que la impedancia de tierra sea extremadamente pequeña. Además, como la inductancia del cable de 2 terminales funciona de forma similar a un inductor de filtro de tipo T, actúa en la dirección de reducir el ruido.
<Condensadores cerámicos multicapa tipo chip y condensadores chip de 3 terminales>
Actualmente, los condensadores más utilizados son los condensadores cerámicos multicapa tipo chip. La figura 4 muestra el concepto estructural de los condensadores multicapa tipo chip de 2 terminales. Se coloca una lámina dieléctrica entre las placas y los electrodos internos se conectan a extremos salientes alternos de los electrodos en un patrón multicapa o estratificado. Al tener forma de chip, no tiene cables y ya no hay inductancia residual. Sin embargo, queda una cantidad mínima de inductancia en su interior, por lo que el rendimiento disminuye a frecuencias más altas.
Al igual que en los condensadores de 3 terminales tipo plomo, la estructura de los electrodos se modifica en los condensadores de 3 terminales tipo chip para mejorar el rendimiento a altas frecuencias. La figura 5 muestra el concepto estructural de un condensador de 3 terminales tipo chip. Un terminal de tierra está unido a cada lado del chip, el dieléctrico se coloca entre las placas, y los electrodos de paso y los electrodos de tierra se apilan alternativamente para crear una estructura tipo condensador de paso. Como se puede ver en el esquema del circuito equivalente, la inductancia de los electrodos de paso funciona como un inductor de filtro de tipo T, similar a las condiciones en el condensador de 3 terminales de plomo, por lo que la inductancia residual tiene menos influencia. La distancia al lado de tierra es menor, por lo que la inductancia en esta parte es mínima. Además, como el lado de tierra está conectado a ambos extremos, éstos se conectan en serie y la inductancia se reduce aparentemente a la mitad.
En la Figura 6 se comparan las características de pérdida por inserción de los condensadores de 3 terminales tipo chip y de los condensadores multicapa de 2 terminales tipo chip. La capacitancia es la misma en cada tipo, por lo que se observan características similares en las regiones de baja frecuencia. Sin embargo, el rendimiento del condensador de 2 terminales empieza a disminuir al superar los 10 MHz, mientras que el condensador de 3 terminales mantiene su rendimiento hasta las proximidades de los 100 MHz. Como el rendimiento en el condensador de 3 terminales tipo chip no disminuye hasta llegar a la región de alta frecuencia, es útil para aplicaciones que requieren supresión de ruido hasta llegar a una frecuencia alta.
<Los condensadores de 3 terminales en realidad tienen 4 terminales>
Como se muestra en la figura 5, aunque digamos que los condensadores de 3 terminales en chip tienen 3 terminales, en realidad tienen cuatro. Los condensadores de 4 terminales pueden reducir aún más la impedancia en el lado de tierra, pero incluso cuando se fabrican en forma de chip, siguen llamándose condensadores de "3 terminales" porque eléctricamente todos los terminales tienen el mismo potencial y porque los condensadores originales de 3 terminales de tipo plomo tenían 3 terminales.
<3 método de montaje del condensador tipo chip terminal>
Como los condensadores chip de 3 terminales tienen terminales de paso y terminales de tierra, el método de montaje difiere del de un condensador normal de 2 terminales. La figura 7 muestra el método de montaje.
Al montar un condensador tipo chip de 3 terminales como condensador de derivación, cortamos el patrón de señal o alimentación y conectamos un electrodo de paso entre ambos, y preparamos y conectamos un patrón de tierra en el terminal de tierra. El patrón de tierra debe conectarse con la conexión más corta posible a un plano de tierra estable para mantener una impedancia mínima. Si se utiliza una placa de doble cara o multicapa, es preferible conectarla al plano de tierra mediante un orificio pasante.
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