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Guia do filtro de supressão de ruído
Noções básicas de contramedidas de ruído [Lição 5] Condensadores de terminal Chip 3
Na sequência da nossa discussão anterior sobre as esferas de ferrite de chip, nesta lição vamos falar sobre condensadores de 3 terminais de chip.
<Capacitores de cerâmica tipo chumbo>
Antes de discutir os condensadores de 3 terminais de pastilha, uma explicação dos condensadores de 3 terminais de chumbo tornará os conceitos mais fáceis de compreender.
A figura 1 mostra a estrutura de um condensador cerâmico de tipo geral de chumbo (2 terminais).
Nos condensadores cerâmicos do tipo chumbo, os eléctrodos de ambos os lados de um único painel dielétrico são revestidos e os terminais de chumbo são fixados. Nesta estrutura, as partes do terminal de chumbo têm uma indutância mínima (indutância residual), pelo que, quando este condensador é utilizado como condensador de derivação, existe indutância entre ele e o terminal de terra.
A Figura 2 mostra um exemplo de caraterísticas de perda de inserção quando o condensador é utilizado como condensador de derivação. Como este gráfico mostra a perda de inserção, o nível de ruído diminui em direção à parte inferior do gráfico. A impedância normalmente diminui proporcionalmente ao aumento da frequência nos condensadores, pelo que, mesmo em regiões de alta frequência, a perda de inserção deve continuar a aumentar ao longo da linha tracejada na figura. No entanto, na realidade, os condensadores têm a indutância residual acima mencionada e esta indutância mínima interfere, causando uma diminuição do desempenho a altas frequências, representada pela curva de perda de inserção em forma de V da linha sólida.
<3 Os condensadores de terminal são fabricados projectando duas extremidades do cabo num dos lados>
Os condensadores de 3 terminais são condensadores cerâmicos em que a forma dos terminais de chumbo é alterada para melhorar as caraterísticas de alta frequência dos condensadores de 2 terminais. Como se mostra na Figura 3, um dos terminais de um condensador de 3 terminais tem duas saliências. Com esta configuração, as projecções do cabo de 2 terminais são ligadas a uma entrada e a uma saída de fontes de alimentação ou linhas de sinal, respetivamente, e o outro cabo é ligado ao terminal de terra para criar as ligações mostradas no esquema de circuito equivalente à direita. Ao ligá-lo desta forma, a indutância do cabo de 2 terminais não entra no lado da terra, tornando assim a impedância de terra extremamente pequena. Além disso, como a indutância do cabo de 2 terminais funciona de forma semelhante a um indutor de filtro do tipo T, funciona no sentido de reduzir o ruído.
<Capacitores cerâmicos de camada múltipla do tipo chip e capacitores de chip de 3 terminais>
Atualmente, os condensadores mais utilizados são os condensadores cerâmicos multicamadas do tipo pastilha. A figura 4 mostra o conceito estrutural dos condensadores multicamadas tipo pastilha de 2 terminais. Uma folha dieléctrica é colocada entre as placas e os eléctrodos internos são ligados a extremidades alternadamente salientes dos eléctrodos num padrão multicamadas ou em camadas. Devido ao facto de ter a forma de uma pastilha, não tem condutores e deixa de haver indutância residual. No entanto, permanece uma quantidade mínima de indutância no interior, pelo que o desempenho diminui a frequências mais elevadas.
Semelhante a um condensador de 3 terminais do tipo chumbo, a estrutura do elétrodo é alterada nos condensadores de 3 terminais em pastilha para melhorar o desempenho a altas frequências. A figura 5 mostra o conceito estrutural de um condensador de 3 terminais tipo pastilha. Um terminal de terra é ligado a cada lado do chip, o dielétrico é colocado entre as placas e os eléctrodos de alimentação e os eléctrodos de terra são alternadamente empilhados para criar uma estrutura semelhante a um condensador de alimentação. Como se pode ver no esquema do circuito equivalente, a indutância dos eléctrodos de passagem funciona como um indutor de filtro do tipo T, semelhante às condições do condensador de chumbo de 3 terminais, pelo que a indutância residual tem menos influência. A distância para o lado da terra é mais curta, resultando numa indutância mínima nesta parte. Além disso, como o lado de terra está ligado a ambas as extremidades, estas ficam ligadas em série e a indutância é aparentemente reduzida para metade.
A figura 6 compara as caraterísticas de perda de inserção dos condensadores de 3 terminais em pastilha e dos condensadores multicamadas de 2 terminais em pastilha. A capacitância é a mesma em cada tipo, pelo que se observam caraterísticas semelhantes nas regiões de baixa frequência. No entanto, o desempenho do condensador de 2 terminais começa a diminuir quando se ultrapassa os 10 MHz, enquanto o condensador de 3 terminais mantém o seu desempenho até perto dos 100 MHz. Como o desempenho do capacitor tipo chip de 3 terminais não diminui até atingir a região de alta freqüência, ele é útil para aplicações que requerem supressão de ruído até atingir uma alta freqüência.
<Os condensadores de 3 terminais têm efetivamente 4 terminais>
Como mostra a Figura 5, embora se diga que os condensadores de 3 terminais em pastilha têm 3 terminais, na realidade têm quatro. Os condensadores de 4 terminais podem reduzir ainda mais a impedância do lado da terra, mas mesmo quando transformados em pastilhas, continuam a ser designados por condensadores de "3 terminais" porque, eletricamente, todos os terminais têm o mesmo potencial e porque os condensadores de 3 terminais originais do tipo chumbo tinham 3 terminais.
<3 método de montagem de condensadores com chip de terminal>
Como os condensadores de 3 terminais em pastilha têm terminais de passagem e terminais de terra, o método de montagem é diferente do de um condensador normal de 2 terminais. A Figura 7 mostra o método de montagem.
Ao montar um condensador de tipo chip de 3 terminais como condensador de derivação, cortamos o sinal ou o padrão de potência e ligamos um elétrodo de passagem entre eles, e preparamos e ligamos um padrão de terra no terminal de terra. O padrão de terra deve ser ligado com a ligação mais curta possível a um plano de terra estável para manter a impedância mínima. Quando se utiliza uma placa de dupla face ou uma placa multicamada, é preferível ligá-la à placa de massa através de um orifício de passagem.
*As informações apresentadas neste artigo estavam actualizadas à data da publicação. Tenha em atenção que podem diferir das informações mais recentes.
