PCBA の電子技術者はなぜ常に 2 つの 0.1uF と 0.01uF のコンデンサを回路に入れるのですか?

その理由を理解する必要がありますプリント基板電子技術者は回路に 2 つのコンデンサを入れました。まず、バイパスとデカップリングの概念を理解する必要があります。

1. バイパスとデカップリング

バイパスコンデンサとデカップリングコンデンサは回路では一般的な概念ですが、理解するのは簡単ではありません。

これら 2 つの単語を理解するには、英語の文脈に戻る必要があります。

バイパスとは英語で近道をするという意味ですが、下図のように回路でも同じ意味です。

カップルとは英語で対を意味し、ペアリングやカップリングまで拡張されます。システム A の信号がシステム B の信号を引き起こす場合、下図に示すように、システム A とシステム B の間にカップリングが発生するといいます (カップリング)。そして、デカップリングとは、この結合を弱めることを意味します。

1) バイパス

電源が干渉を受けると、通常は高周波干渉信号となり、IC が正常に動作しなくなる可能性があります。

コンデンサ C1 は DC に対して開回路であり、AC に対して抵抗が低いため、電源の近くに並列に接続します。

高周波の妨害信号はC1を通ってグランドに戻り、ICを通過したはずの妨害信号はコンデンサを介してGNDにショートカットします。ここで、C1 はバイパスコンデンサの役割です。

2) デカップリング

一般に集積回路の動作周波数は高いため、ICの起動時や動作周波数の切り替え時に電源線に大きな電流変動が発生します。この干渉信号は電源に直接フィードバックされ、電源が変動します。

IC の VCC 電源ポートの近くにコンデンサ C2 を並列に接続します。コンデンサにはエネルギーを蓄える機能があるため、瞬時電流を IC に供給し、IC の電流変動による電源への影響を軽減できます。ここで、C2はデカップリングコンデンサの役割を果たします。

3. なぜ 2 つのコンデンサを使用するのですか?

この記事の冒頭で述べた質問に戻りますが、なぜ 0.1uF と 0.01uF の 2 つのコンデンサを使用するのでしょうか?

コンデンサのインピーダンスと容量性リアクタンスの計算式は次のとおりです。

2. 回路内のバイパスとデカップリング

下図に示すように、チップ IC に電源を供給する DC 電源と、回路内に 2 つのコンデンサが組み込まれています。

容量性リアクタンスは、周波数と静電容量値に反比例します。静電容量が大きくなり、周波数が高くなるほど、容量性リアクタンスは小さくなります。静電容量が大きいほどフィルタリング効果が優れていることが簡単に理解できます。

では、0.1uFのコンデンサをバイパスする場合、0.01uFのコンデンサを追加するのは無駄ではないでしょうか？

実際、特定のコンデンサでは、信号周波数が自己共振周波数よりも低い場合は容量性となり、信号周波数が自己共振周波数よりも高い場合は誘導性となります。

0.1uF と 0.01uF の 2 つのコンデンサを並列接続すると、フィルタリング周波数範囲が広がることになります。