Ersetzen von Tantalkondensatoren durch Keramikkondensatoren für Operationsverstärker

Ich versuche, mit einem bestimmten Operationsverstärker einen nicht invertierenden Verstärker zu bauen. THS3491

Das Datenblatt ist unten verlinkt.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ths3491.pdf

Auf Seite 25 finden Sie ein nicht invertierendes Konfigurationsdiagramm.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Und auf Seite 35 gibt es eine Richtlinie zum Entkoppeln von Kondensatoren

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es heißt: "Verwenden Sie größere Tantal-Entkopplungskondensatoren (mit einem Wert von 6,8 uF oder mehr), die bei niedrigeren Frequenzen wirksam sind ..."

Ich hatte so schlechte Erfahrungen mit Tantal-Kondensatoren, also wollte ich vermeiden, diese zu verwenden.

Ist es in Ordnung, Tantalkondensatoren durch Keramikkondensatoren zu ersetzen?

Beim Durchsuchen von StackExchange habe ich mehrere Seiten mit ähnlichen Problemen gefunden.

Tantalkondensatoren vs. Keramikkondensatoren

MLCC vs. Tantalum: Zur Entkopplung, Eingang zum Regler und Reduzierung der Welligkeit

Die Antwort war, dass es in Ordnung ist, Keramik zu verwenden, aber nicht so sicher, weil ich es mit Operationsverstärkern zu tun habe. Ich suchte mehr;

http://www.dataweek.co.za/news.aspx?pklnewsid=27008

Auf der obigen Website wird empfohlen, Keramik gegenüber Tantal zu verwenden, da Keramikkondensatoren gegenüber Tantal mehr Vorteile haben.

Aber ist es in Ordnung, Tantal durch Keramikkondensatoren zu ersetzen?

Zum Entkoppeln von Kondensatoren ja, solange Sie ähnliche Größen finden (was möglicherweise nicht der Fall ist, was wahrscheinlich überhaupt der Grund für Tantal war). Bei Kondensatoren im Signalpfad müssen Sie vorsichtiger sein, da die meisten keramischen Dielektrika unter Piezoeffekten (Vibrationen und dergleichen erzeugen Spannungen, die als Rauschen erscheinen), DC-Bias-Effekten (reduzierte Kapazität, wenn die DC-Bias über dem Kondensator zunimmt) leiden. und Temperatureffekte. In diesem Fall wird normalerweise C0G/NP0-Keramik verwendet, da sie eine der wenigen Keramiken ist, die unter keinem dieser Effekte leidet.
Es ist wahrscheinlich ein älteres Datenblatt. Vor 20 Jahren war Tantal die Lösung mit niedrigem ESR C ≥ 1 μ F . Wir verwenden heute Keramik.
OOI und ggf. OT, welche schlechten Erfahrungen haben Sie mit Tantalkappen gemacht?
Tantal hat immer noch seinen Platz, selbst mit dem Aufkommen von Polymerelektrolyten und den MLCCs mit hohem C/V. Meistens kostenabhängig, wenn Sie sich in den paar Hundert uF befinden und zwischen Keramik und (kleine Dose, hohe Leistung) elektrolytisch sind. Wir reduzieren die Spannung von Tantal um 50 % und hatten danach keine pyrotechnischen Tantalausfälle.

Antworten (2)

In den meisten Schaltungen ja. Und in Ihrer Schaltung wäre das in Ordnung.

Kapazität ist eben Kapazität, und die Kapazitätswerte von keramischen MLCCs sind in den letzten Jahrzehnten stark gestiegen, was zu einer viel breiteren Anwendbarkeit (und dem anhaltenden Produktionsmangel) geführt hat.

Aber Sie müssen sich einiger Vorbehalte bewusst sein, die hauptsächlich Keramik vorbehalten sind:

  • In einigen Schaltungen ist der kapazitive ESR ein notwendiger Teil der Schaltung, es wird ein Mindestwert erwartet und Keramiken neigen dazu, einen extrem niedrigen ESR zu haben. In einigen Fällen kann dies zu Instabilität und Schwingungen führen. Besonders bedenklich wäre der Eingang von schaltenden DC-DC-Wandlern und langen DC-Versorgungskabeln, die unter Spannung geschaltet werden können.

  • MLCCs neigen dazu, sehr starke Spannungsabhängigkeiten zu haben. Diese können unter DC-Vorspannung 60 % oder mehr ihres Kapazitätswerts verlieren. Zusätzlich zum kapazitiven Verlust ist dies ein nichtlineares Verhalten, das in einigen Schaltungen von Bedeutung sein kann.

  • Die Keramik von MLCCs ist piezoelektrisch. Jegliche Vibration oder Temperaturgradienten können dazu führen, dass Rauschen in die Schaltung eingespeist wird. Und bei einigen Schaltanwendungen hören Sie tatsächlich das Summen in den Kondensatoren, was zu mechanischen Ausfällen führen kann.

Einer der wichtigsten Aspekte der piezoelektrischen Eigenschaften ist das hörbare Rauschen, das ziemlich störend sein kann, wenn die Arbeitsfrequenz einer großen Kappe im hörbaren Bereich liegt.
Danke, ich werde die ESR überprüfen und sehen, ob sie in einem vernünftigen Bereich liegt.

Ja, aus Sicht der Operationsverstärker ist es in Ordnung. Achten Sie auf den Spannungskoeffizienten der Kondensatoren, Sie benötigen möglicherweise eine Nennkapazität von 10 uF oder 20 uF, um 6,8 uF bei einer Vorspannung von 15 V zu erhalten (sie haben einen großen Spannungskoeffizienten). (nebenbei, das ist ein CFA im GHz-Bereich, also sind die kleineren Keramikkondensatoren (100 nF + 100 pF) in dieser speziellen Anwendung wirklich wichtig, siehe Peter Smiths Kommentar zur Verwendung von Kappen mit umgekehrter Geometrie für die niedrigeren Kapazitäten - das haben sie Anschlüsse an den langen Seiten des Chips, also weniger parasitäre Serienimpedanz).

Hier ist zum Beispiel ein 25-V-10-uF-1210-Kondensator, der bei einer Vorspannung von 15 V typischerweise um etwa -35 % abgefallen ist. Kleinere Kondensatoren werden wahrscheinlich schlechter sein.

Aus Systemsicht könnte eine Reihe von Kondensatoren mit sehr niedrigem ESR, die die Versorgungen umgehen, Stabilitätsprobleme mit Ihrer Stromversorgungsregelung verursachen. Wenn es sich um ein Laborzubehör oder 7815/7915-Linearregler handelt, ist dies kein Problem (zumindest beim 7815), aber bei LDO-Linearreglern oder Negativreglern kann es zu Problemen kommen.

Stöbern Sie hier und achten Sie auf Nennkapazität, Nennspannung und Verpackung, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie die Dinge beeinflusst werden (ja, die Verpackung beeinflusst den Kapazitätsabfall mit DC-Vorspannung): ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcid= de-us
Das OP möchte möglicherweise Geräte mit umgekehrter Geometrie für die Hochfrequenzentkoppler verwenden, um die Induktivität zu minimieren. (0306 oder 0508 vielleicht)
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