Tantalkondensator als Bypass für digitales IC

Ich lese das Datenblatt des Digital-Analog-Wandlers MCP4725 und es wird empfohlen, zwei Bypass-Kondensatoren bei Versorgungsspannung zu verwenden:

Die Stromversorgung am VDD-Pin sollte für eine gute DAC-Leistung möglichst sauber sein. Dieser Pin erfordert einen geeigneten Bypass-Kondensator von etwa 0,1 μF (Keramik) gegen Masse. Ein zusätzlicher parallel geschalteter 10-μF-Kondensator (Tantal) wird ebenfalls empfohlen, um das in Anwendungsplatinen vorhandene Hochfrequenzrauschen weiter zu dämpfen. Die Versorgungsspannung (VDD) muss für den spezifizierten Betrieb im Bereich von 2,7 V bis 5,5 V gehalten werden.

Was ist der Vorteil der Verwendung eines Tantalkondensators in dieser Anwendung? Ein 0805 oder 1206 10μF Keramikkondensator ist sogar kleiner als ein gewöhnlicher Tantalkondensator. Kann ich nur zwei Keramikkondensatoren verwenden, 100 nF und 10 μF?

Eine zusätzliche Frage: Ist die Ausgangsspannung dieses DAC stabil genug für eine Spannungsreferenz? Oder könnte es eine Art Filter erfordern?

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Was ist der Vorteil der Verwendung eines Tantalkondensators in dieser Anwendung? Ein 0805 oder 1206 10μF Keramikkondensator ist sogar kleiner als ein gewöhnlicher Tantalkondensator. Kann ich nur zwei Keramikkondensatoren verwenden, 100 nF und 10 μF?

Es gibt wirklich keinen anderen Vorteil, als dass es der einfachste Weg war, 10 uF zu erhalten, als dieses Datenblatt geschrieben wurde. 2017 würde ich aus mehreren Gründen mit Keramik dorthin gehen.

  1. Tantalkappen können bei falscher Behandlung Feuer fangen, zumindest die Sorte Mangandioxid. (Tolle Möglichkeit, einen ahnungslosen ME-Boden selbst herzustellen, FYI) Die moderne Polymersorte hat dieses Problem nicht, kostet aber mehr.
  2. Tantalkappen haben einen höheren ESR als Keramik, wodurch sie dazu neigen, auf Stromschienen mit gepulsten Lasten Rauschen zu erzeugen. Dies ist als Bulk-Cap am Eingang eines Reglers in Ordnung, wenn der Regler eine anständige Welligkeitsunterdrückung hat.

Eine Sache, auf die Sie achten müssen, ist die Abnahme der effektiven Kapazität mit zunehmender angelegter Spannung. Wenn Sie eine 6,3-V-Kappe haben und 5 V darauf legen, ist es möglich, dass sie 80 % ihrer effektiven Kapazität verliert. Um dies abzumildern, verwenden Sie eine Kappe, die für mindestens die doppelte Spannung ausgelegt ist, die Sie anlegen werden.

Eine zusätzliche Frage: Ist die Ausgangsspannung dieses DAC stabil genug für eine Spannungsreferenz? Oder könnte es eine Art Filter erfordern?

Falsche Frage. Da dieser Teil VDD als Spannungsreferenz verwendet, müssen Sie wirklich fragen, ob VDD stabil genug ist, um als Spannungsreferenz zu fungieren. Es gibt hier nicht genug Informationen, um diese Frage zu beantworten.

Vielen Dank für Ihre vollständige Antwort. Nun, unter der Annahme, dass der VDD-Eingang stabil ist, wird der CDA-Ausgang so stabil wie VDD sein? Oder könnte es zusätzliche Geräusche erzeugen? Ist es üblich, am CDA-Ausgang so eine Art passives Filter zu verwenden?
Theoretisch sollte es so stabil sein wie VDD. Es ist wahrscheinlich, dass während jeder I2C-Kommunikation Rauschen auftritt. Lärm sollte unsere geringste Sorge sein. Bei einer Referenzspannung ist die Temperaturstabilität ein viel größeres Problem, und die meisten Regler sind nicht sehr temperaturstabil. Dieses Gerät ist keine gute Wahl, um als Spannungsreferenz zu dienen.

Da das PSRR dieses DAC vollständig unspezifiziert ist, nehmen Sie an, dass das Hochfrequenz-PSRR NULL dB ist; Das heißt, 10 mV VDD-Wackeln bei 100 kHz werden zu 10 mV Vout-Wackeln bei 100 kHz.

Daher müssen Sie das VDD-Netzwerk für eine schnelle Dämpfung auslegen .

Wenn C = 10 uF und L = 10 nH ist, ist das klingelnde Tau 1 / sqrt (10 uF * 10 nH) = sqrt (10 ^ 13) oder sqrt (10 * 10 ^ 14) 3,16 * 10 Millionen Radiant / Sekunde oder 5 MHz Fring.

Um zu dämpfen, haben Sie eine Reihe R der Größe sqrt(L/C) = sqrt(10nano/10micro) = sqrt(0.001) = 0.031 Ohm. Der ESR von Kondensatoren oder von 60 Quadraten PCB-Folie kann ausreichen.

Angenommen, jeder Dämpfungszyklus bei 5 MHz oder 200 Nanosekunden/Periode erreicht eine Dämpfung von 6 dB (Q von 1); dies ändert sich mit ESR über der Temperatur, daher ändert sich der Ausgang INL oder DNL über der Temperatur.

Für 12 Bit benötigen Sie ungefähr 12 Dämpfungszyklen, also 12 * 200 nS = 1,2 Mikrosekunden pro Ausgabeaktualisierung.

Dieses VDD-Netzwerk muss entworfen werden.