Gibt es zum Entkoppeln der Stromversorgungspins eines ICs einen Grund, mehrere Kapazitäten zu verwenden, wenn alle MLCCs dieselbe Gehäusegröße haben?

Ihr erster Eindruck ist falsch. So sieht die Impedanz verschiedener Kondensatoren im selben Gehäuse aus.

Quelle

Um eine ausreichend flache Stromversorgungsimpedanz über eine große Bandbreite zu erhalten, muss eine Auswahl verschiedener Kondensatoren verwendet werden.

Es kann einen kleinen Vorteil geben. Mit dem SimSurfing-Tool von Murata habe ich die Impedanz-Frequenz-Kurve für einen MLCC mit 2,2 uF 0402 (1005 metrisch) im Vergleich zu einem MLCC mit 0,1 uF im selben Paket grafisch dargestellt. Die 2,2-uF-Kappe ist in blau und die 0,1-uF-Kappe in grün dargestellt:

Wie Sie sehen können, liegt der Resonanzpunkt mit 0,1 uF höher in der Frequenz, wie es von einer größeren Kappe mit der gleichen parasitären Induktivität zu erwarten wäre, aber weniger erwartet erreicht der kleinere MLCC eine etwas niedrigere Impedanz zwischen 10 und 40 MHz , auf Kosten einer höheren Impedanz bei niedrigeren Frequenzen, wie es angesichts der größeren Kapazität der 2,2-uF-Kappe zu erwarten wäre.

Die Schlussfolgerung ist also, dass etwas an der internen Struktur der hochwertigen MLCCs ihre Hochfrequenzleistung etwas verschlechtert, aber unterhalb des Resonanzpunktes scheint es keinen Vorteil für den kleineren MLCC in einer Entkopplungsanwendung zu geben.

Natürlich hat der größere Kondensator auch eine schlechtere Leistung unter DC-Vorspannung, aber im Allgemeinen haben die größeren immer noch eine größere effektive Kapazität unter DC-Vorspannung.

In der Tat gibt es. Das offensichtlichste sind die Kosten. Keramikkondensatoren mit unterschiedlichen Werten im selben FOOTPRINT (nicht unbedingt Verpackung, da die Höhe variieren kann) kosten nicht dasselbe.

Darüber hinaus haben Keramikkondensatoren unterschiedliche Impedanzkurven (aufgrund der von Ihnen erwähnten unterschiedlichen Parasiten) und DC-Vorspannungskurven für jede Kombination aus Kapazität, Dielektrikum, Nennspannung und Gehäusegröße. Es ist genug, um dir den Kopf zu verdrehen.

Nach allem, was ich gesehen habe, besteht die Tendenz darin, dass größere Gehäuse bei ansonsten gleichen Bedingungen eine höhere Induktivität aufweisen und daher bei niedrigeren Frequenzen auf Resonanz treffen, und dass das Zusammenpressen von mehr Kapazität und / oder maximaler Nennspannung in ein kleineres Gehäuse die DC- Bias-Eigenschaften.

Ich schlage vor, Sie gehen auf die SimSurfing-Website von Murata ( https://ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcid=en-us ) und filtern ihre Kondensatoren der GRM-Serie heraus und schauen sich nur die X7R-Kondensatoren an (also Sie lassen Sie sich nicht überwältigen und da die Auswirkungen des Dielektrikums ziemlich einfach sind). Vergleichen Sie dann das "Tech-PDF" verschiedener Kondensatoren, bei denen alle bis auf einen der Parameter Spannung, Kapazität und Gehäuse variieren.

Ich verstehe auch, dass das Parallelschalten mehrerer Kondensatoren die Gesamtkapazität erhöht und gleichzeitig die parasitären Werte verringert, aber ich verstehe nicht, warum man dafür unterschiedliche Kapazitäten verwenden sollte, anstatt nur den größtmöglichen Wert für jeden Kondensator zu verwenden.

Achtung... Antiresonanz mehrerer paralleler Entkopplungskondensatoren: gleichen Wert oder mehrere Werte verwenden?

Die Impedanz des Kondensators hängt von der Frequenz des durchlaufenden Signals ab. Unsere Arbeit wäre einfacher gewesen, wenn alle Signale optimal gewesen wären. Aber das sind sie nicht! In jedem Signal gibt es unterschiedliche Frequenzkomponenten. Um die unerwünschten Signale gezielt herauszufiltern, benötigt man unterschiedliche frequenzabhängige Impedanzen. Daher Kondensatoren mit unterschiedlichen Werten!

Sehen Sie sich dieses Video von Dave Jones @EEVBlog https://www.youtube.com/watch?v=BcJ6UdDx1vg an