Electronica General

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Consejos para Disminuir el Ruido Electrico – 3° Parte

capacitor de bypass

En esta tercera entrega de la mini serie de consejos y recomendaciones para disminuir el ruido eléctrico en un pcb vamos a hacer referencia a los capacitores de desacople o bypass.

Cada circuito integrado de nuestra placa debería tener al menos un capacitor de desacople en las cercanías de sus pines (o contactos) de alimentación…

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Consejos para Disminuir el Ruido Electrico – 1° Parte

disminuir-ruido-electrico-pcb

Cuando diseñamos un PCB que posee simultáneamente cualquiera de las siguientes etapas: de potencia, analógica, digital, de señales de alta velocidad o todas combinadas, el ruido eléctrico se convierte en un gran problema ya que afecta el correcto funcionamiento de nuestro circuito. para disminuir su influencia existen una serie de recomendaciones probadas y avaladas que nos ayudan a mejorar el EMC de nuestro diseño.

EMC significa compatibilidad electromagnética, es la rama de la tecnología electrónica y de telecomunicaciones que estudia los mecanismos para eliminar, disminuir y prevenir los efectos de acoplamiento entre un equipo eléctrico o electrónico y su entorno electromagnético, aún desde su diseño, basándose en normas y regulaciones asegurando la confiabilidad y seguridad de todos los tipos de sistemas en el lugar donde sean instalados y bajo un ambiente electromagnético específico. (Wikipedia)

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Como elegir un capacitor de Bypass

capacitor de bypass

OA en configuracion No Inversora con capacitor de bypass

Los capacitores de bypass pueden encontrarse en cualquier equipo electronico, la mayoria conoce que sistemas, circuitos y integrados necesitan ser “bypassed”. El método para elegir un capacitor tipicamente se basa en tradición en lugar de optimizar el circuito particular. La Nota de Aplicacion 1325 de Intersil discute los aspectos de diseño a tener en cuenta, desde la selección del capa pasando por el tipo de dieléctrico hasta en encapsulado correcto.

Explica muy bien como identificar la función primaria y el ambiente del capacitor de bypass. Por ej, los circuitos que tienen grandes picos de corriente llevan un capa distinto que aquel que opera a altas frecuencias. Se discute la conveniencia de colocar varios capacitores así como la importancia del layout de la placa

¿Que es un Capacitor de Bypass?

Los diseños de circuitos generalmente parten de la premisa de que contamos con una fuente de alimentación ideal, pero esto nunca es así. La siguiente figura muestra una captura de osciloscopio de una fuente DC

Como puede verse, existe mucho ruido de alta frecuencia que desplaza el nivel de continua (aprox 10mVpp). A la vez, de manera mucho más pronunciada tenemos picos regulares de 50mV en exceso.

Estas perturbaciones se acoplan directamente en nuestro circuito y llegan hacia la salida dependiendo del PSRR (power supply rejection ratio). La primera linea de defensa contra las perturbaciones indeseadas en la alimentación es el capacitor de bypass, este capacitor nos sirve para eliminar las variaciones en el nivel de tensión de la alimentación y también sirve para que las componentes de alta frecuencia sean derivadas a tierra ya que provee un camino de baja impedancia.

Capacitores SMD

Esta introducción sobre la Tecnología y Dispositivos de Montaje Superficial se encuentra dividido en las siguientes paginas:

capacitores encapsulado SMD

Los capacitores SMD son usados en cantidades tan grandes como los resistores, es el componente más empleado después de estos. Existen diferentes tipos de capacitores, de cerámicos, de tantalio, los electrolíticos, etc .

Capacitores Cerámicos SMD

La mayoría de los capacitores que son usados y fabricados en SMD son los cerámicos. Normalmente pueden encontrarse encapsulados similares a los resistores.

  • 1812 – 4.6 mm x 3.0 mm (0.18″ x 0.12″)
  • 1206 – 3.0 mm x 1.5 mm (0.12″ x 0.06″)
  • 0805 – 2.0 mm x 1.3 mm (0.08″ x 0.05″)
  • 0603 – 1.5 mm x 0.8 mm (0.06″ x 0.03″)
  • 0402 – 1.0 mm x 0.5 mm (0.04″ x 0.02″)
  • 0201 – 0.6 mm x 0.3 mm (0.02″ x 0.01″)

capacitores ceramicos SMD

Estructura:  Los capacitores SMD consisten  en un bloque rectangular de cerámica dieléctrica en el cual se intercalan una serie de electrodos de metales preciosos. Esta estructura permite obtener altos valores de capacitancia por unidad de volumen, los electrodos internos se encuentran conectados a los terminales laterales.

Manufactura: El material crudo dieléctrico es finamente molido y cuidadosamente mezclado. Luego es calentado a temperatura entre los 1100 y 1300 °C para alcanzar la composición química requerida. La masa resultante se vuelve a moler y se agregan materiales adicionales para alcanzar las propiedades eléctricas necesarias.

La siguiente etapa del proceso consiste en mezclar el material finamente molido con un aditivo solvente y vinculante, esto permite obtener hojas finas mediante laminado.

Capacitores de Tantalio SMD

capacitores tantalio SMD

Los capacitores de tantalio son ampliamente usados para proveer valores de capacitancia mayores a aquellos que pueden obtener en los capacitores cerámicos. Como resultado de diferentes formas de construcción y requerimientos los encapsulados son distintos. Los siguientes vienen especificados en las normas de la EIA

  • Tamaño A 3.2 mm x 1.6 mm x 1.6 mm (EIA 3216-18)
  • Tamaño B 3.5 mm x 2.8 mm x 1.9 mm (EIA 3528-21)
  • Tamaño C 6.0 mm x 3.2 mm x 2.2 mm (EIA 6032-28)
  • Tamaño D 7.3 mm x 4.3 mm x 2.4 mm (EIA 7343-31)
  • Tamaño E 7.3 mm x 4.3 mm x 4.1 mm (EIA 7343-43)

Capacitores Electroliticos SMD

Los capacitores electrolíticos son  cada vez más usados en los diseños SMD. Sus muy altos valores de capacitancia combinado con su bajo costo los hace particularmente útiles en diferentes áreas.

capacitores electroliticos SMD

A menudo tienen en su parte superior marcado el valor de capacidad y tensión de trabajo.

Se usan dos métodos básicos, uno consiste en incluir su valor de capacidad en microfaradios (mF), y el otro emplea un código. Si estamos en presencia del primer método un código de 33 6V indicaría un capacitor de 33 mF con una tensión de trabajo de 6 voltios.

El sistema de codificación alternativo emplea letras seguidos de tres dígitos, la letra indica el nivel de tensión como se encuentra definido en la siguiente tabla, los dígitos expresan el valor de capacidad en picofaradios, al igual que en el resto de los sistemas de codificación con dígitos, los dos primeros números dan las cifras significativas  y el tercero es el multiplicador. Por Ej: G106 nos indica que el capacitor trabaja a 4 voltios y su capacidad es de 10mF (10 x 10^6 picofaradios)

codigo tension voltage capacitores electroliticos SMD