Warum sollten Sie einen Widerstand und einen Kondensator übereinander stapeln?

Ich habe von meinem Vorgänger eine Ladungsverstärker-/Formungsschaltung geerbt. Als er einen Tiefpassfilter mit Strom-Spannungs-Umwandlung herstellen wollte, hatte er eine Standardschaltung wie:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Er würde einen einzigen Footprint für R9 und C11 machen und sie so übereinander löten:

PCB mit gestapelten Feedback-Komponenten

Welche Gründe könnte er gehabt haben, die Schaltung so zu gestalten? Ich habe diese spezielle Technik nirgendwo anders gesehen. In meinen Augen sieht es problematisch aus, sowohl aus Sicht der Montage als auch zur Minimierung des Rückkopplungspfads des Kondensators. Für das, was es wert ist, soll die Schaltung mit extrem kurzen (~ 4 ns) Impulsen umgehen.

Edit: Danke für die aufschlussreichen Kommentare! Die Idee hinter dieser Schaltung ist tatsächlich, die Impulse zu verbreitern, die in diesem Fall von einer PIN-Diode erzeugt werden . Der Kondensator ist COG +/-10%.

Um meine Verwirrung bezüglich dieser Schaltung zu erweitern, stimme ich zu, dass Parasiten durch Stapeln verändert werden. Aber ich hätte erwähnen sollen, dass der Kondensator und der Widerstand beide 0603 sind (wenn es aus dem Bild nicht klar hervorgeht). Ich hätte gedacht, dass der Designer, wenn er sich Sorgen um Parasiten machen würde, als ersten Schritt die Komponentengröße reduziert hätte.

Ich korrigiere einige andere Probleme mit dem Board und wollte sicherstellen, dass mir in diesem Stapelgeschäft nichts Entscheidendes entgeht. Nochmals vielen Dank für den nützlichen Einblick.

Das ist sicherlich eine Möglichkeit, mit Streuinduktivitäten umzugehen ...
Warum oder wie geht es mit Streuinduktivität um?
@Andyaka Es eliminiert die Notwendigkeit von Spuren zwischen den Komponenten, Spuren, die höchstwahrscheinlich länger und schmaler wären als das einfache Stapeln der Komponenten.
Die Schaltung hat eine Eckfrequenz von 40 kHz. Ich glaube nicht, dass Streuinduktivität hier ein Problem ist. Angesichts der ausgelegten Kapazität von 4 pF könnte jedoch die Minimierung der Streukapazität beabsichtigt sein. Ich würde mir auch Layoutmerkmale wie Bodenausschnitte unter diesen Teilen und die damit verbundenen Drähte genau ansehen.
Es könnte nur eine Problemumgehung für falsch gestaltete Leiterplatten sein.
@EugeneSh., mit Ausnahme der Tatsache, dass der Siebdruck beide Bezeichner hat.
Das erste Problem ist, dass der OPA846 bei Gewinnen unter 7 nicht stabil ist, also scheint mir diese Frage ohne Details der "sogenannten" Stromquelle tot zu sein. Wahrscheinlicher ist, dass der Ingenieur diesen Trick von einem Design "gelernt" hat, das ihn aus einem anderen Grund verwendet hat.
@ThePhoton Ja, es reduziert diese Möglichkeit.
@DerStrom8 Selbst wenn es eine Streuinduktivität von 10 nH gäbe, würde es bei 800 MHz mitschwingen (mit 4 pF) - macht angesichts des Roll-off-Punkts von 40 kHz keinen Sinn.
@Andyaka Ich habe einen Kommentar geschrieben, aber anscheinend habe ich nie die Eingabetaste gedrückt. Ich habe mich gefragt, ob der bereitgestellte Schaltplan tatsächliche Werte enthält oder ob es sich nur um ein Beispiel handelt. Sie haben Recht, aus Sicht der Streuinduktivität ergibt dies aufgrund der angegebenen Werte wirklich keinen Sinn. Ich frage mich, ob es andere Gründe gibt (die ich meiner Antwort hinzugefügt habe).
Danke für die Kommentare! Die bereitgestellten Werte sind die Werte, die auf der Tafel eingetragen sind. Es gibt Ausschnitte in der Masseebene, um die Streukapazität zu minimieren. Das Board ist spärlich besetzt, also haben sie nicht versucht, den Platz zu minimieren.
Wenn Sie einen einzelnen Fußabdruck erstellen möchten, können Sie ihn nach Belieben benennen, aber bei der Montage und in der Stückliste müssen Sie angeben, was für das von Ihnen verwendete Montagehaus sinnvoll ist. Normalerweise werden solche Teile von Hand gelötet, und Sie können in der Stückliste eine spezielle Notiz einfügen, dass Sie eine Kappe mit einem darauf gelöteten Widerstand wünschen. Impulsformungsschaltungen wie diese können verwendet werden, um einen Impuls zu "verbreitern", damit er später von einem Komparator unterschieden werden kann, vorausgesetzt, dass die Impulse nicht sehr schnell (nebeneinander) eintreffen. Ist diese Schaltung an einen Sensor angeschlossen? Was ist es?
@Seth Sie haben die Antwort akzeptiert, aber Sie haben nur die Hälfte der Schaltung gezeigt - was mit dem invertierenden Eingang verbunden ist, dh welche Schaltung ihn speist. Ich habe den Verdacht, dass dort die Antwort liegt.
@Andyaka Der invertierende Eingang wird von einer PIN-Diode gespeist, deren Datenblatt unter dem Link im Q verfügbar ist. Die Diode ist in Sperrrichtung vorgespannt.
Diese Frage erinnerte mich an den Reverse RIAA Equalizer drüben bei Elliott Sound Products , wo er einen einfachen passiven Stereo-Equalizer in einen Anschluss einbaut, indem er 12 0805 Passive stapelt.
@Seth - diese Fotodiode hat eine Eigenkapazität von 3000 pF und dies bedeutet, dass der Ingenieur, der die Schaltung entworfen hat, keine Ahnung hat, was er tut - dass der Wert von 4 pF falsch ist und die Schaltung unter wirklich schlechten Rauschwerten leidet. Die 4 pF sollten viel höher sein und die Notwendigkeit, sie auf dem Widerstand zu haben, wird jetzt negiert. Wenn die Fotodiode vielleicht ~40 pF wäre, dann könnte es einen Grund geben, aber nicht, wenn es 3000 pF ist !!!

Antworten (2)

Vergessen Sie die 40 kHz – diese Art von Schaltung schwingt wirklich gerne bei sehr hohen Frequenzen – der Rückkopplungswiderstand ist bei hohen Frequenzen im Vergleich zu einigen pF fast offen (1 M), und der Verstärker hat ein Verstärkungsbandbreitenprodukt von 1,75 GHz . In dieser Hinsicht ähnelt es einem Fotodioden-Transimpedanzverstärker. Noch wichtiger ist, dass Sie Eingänge mit sehr hohem Frequenzgehalt messen.

Mir scheint, dass er den Wert der Streukapazität am invertierenden Eingang und über der 4pF-Kappe minimieren und steuern möchte. Bei hohen Frequenzen (wie durch die 4-ns-Impulse und den Verstärkerabfall impliziert) ist dies im Grunde eine kapazitive Schaltungsausgangsspannung ist der über die Zeit integrierte Eingangsstrom geteilt durch ~ 4 pF. Der 4-pF-Rückkopplungskondensator (Integrierkondensator) (und die Eingangskapazität des Verstärkers) sind nicht viel größer als die Streukapazität von Leiterbahnen und Pads. Sogar der Widerstand selbst fügt der Kapazität vielleicht 1% hinzu (unter der Annahme von 0603).

Natürlich zeigt sich so etwas manchmal als „Feldverstärkung“ (zum Beispiel oszilliert ein Verstärker, sodass eine Kappe auf die Rückkopplungswiderstände geklebt wird), aber in diesem Fall war es eindeutig beabsichtigt.

Sie gehen zu Recht davon aus, dass diese Schaltung als Transimpedanzverstärker fungiert und die Komponenten 0603 sind. Mein derzeitiger Gedanke ist, dass dies überflüssig ist, da der Kondensator +/- 10% beträgt und wir aufgrund von 0603-Leitungen nur 1% hinzufügen. Ich stelle mir vor, dass wir das weiter reduzieren könnten, indem wir 0402 (oder sogar 0201 angesichts der geringen Verlustleistung) ersetzen, oder würden Sie sich einen verbleibenden Vorteil vorstellen?
Die Leiterbahnen und Pads hätten wahrscheinlich viel mehr Kapazität als die winzige End-to-End-Kapazität eines 0603, aber ich vermute, dass die Vorteile tatsächlich marginal sind.

Wie @IgnacioVazquez-Abrams sagte, ist dies eine gängige Methode zur Reduzierung der Streuinduktivität, die zu unerwünschten Schwingungen führen könnte. Ich habe tatsächlich gesehen, dass diese Methode ziemlich oft verwendet wird, insbesondere in Schaltkreisen, die empfindlicher auf übermäßige Induktivität und Schwingungen reagieren. Einfach ausgedrückt, es verbessert die Leistung des Filters.

In langsameren Schaltungen, in denen Streuinduktivität möglicherweise kein so großes Problem darstellt, könnte diese Methode dennoch verwendet werden, um Platz auf der Leiterplatte in Designs mit hoher Dichte zu sparen.

Es ist sicherlich nicht ideal für die Produktion, da ich bezweifle, dass Bestückungsautomaten wirklich dafür ausgelegt sind. Ich stelle mir vor, dass dies von Hand gemacht werden müsste, was den Zeitaufwand und die Kosten erhöhen würde.

Obwohl dies in Ihrem speziellen Beispiel nicht der Fall ist, kann diese Methode auch zum Trimmen von Widerstands- / Kapazitätswerten verwendet werden. Wenn der Widerstand etwas zu hoch ist, kann man einen weiteren Widerstand darüber legen, um den äquivalenten Widerstand zu verringern. In ähnlicher Weise erhöht das Platzieren eines Kondensators auf einem anderen Kondensator die Kapazität.

Ist dieser Aufbau bei einem Filter mit 40 kHz Eckfrequenz sinnvoll?
Hmm, vielleicht war es nur Platzsparen. Ich habe meine Antwort bearbeitet.
Das liegt daran, dass sie aus irgendeinem Grund 4 pF verwenden und es ziemlich genau benötigen. Sonst variiert mich die Bandbreite
Ich habe SMD-Kondensatoren gesehen, die in HF-Schaltungen als Standardverfahren doppelt gestapelt sind. Der Arbeitsaufwand zum manuellen Übereinanderfügen ist gering. Ich hielt sie mit einem Zahnstocher fest. Heftlöten Sie ein Ende, dann das andere und fügen Sie dann Lötmittel auf beiden Seiten hinzu, um eine starke Verbindung zu erzielen. Das Lot auf dem Foto sieht sehr glänzend aus wie Zinn / Blei-Lot.
@ Sparky256 Ich sage nicht, dass es schwer ist, es von Hand zu machen, ich sage nur, dass die Tatsache, dass es von Hand gemacht werden muss, den Zeit- und Kostenaufwand für den Montageprozess erhöht.
@DerStrom8. Ich habe dir voll und ganz zugestimmt und dir +1 gegeben. Ich habe nur meine Erfahrung damit angegeben und die Tatsache, dass möglicherweise Zinn / Blei-Lötmittel verwendet wird, da Lötmittel für RoHS-Standards möglicherweise eine schlechte HF-Leistung aufweisen.
Warum sollten Sie einen Widerstand und einen Kondensator übereinander stapeln?
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