Cómo elegir condensadores de desacoplamiento

Un circuito integrado (CI) contiene transistores microscópicos que actúan como interruptores electrónicos. Cada vez que uno opera, el CI consume corriente de la fuente de alimentación, causando "picos" u "ondulaciones" en la tensión del circuito, similares a una sobretensión en la red doméstica. Esos picos/ondulaciones se llaman "ruido" y pueden afectar el funcionamiento de circuitos digitales y CIs. Para garantizar un funcionamiento sin errores, se usan condensadores para suavizar esas ondulaciones de tensión. Cuando se usan con ese fin, se denominan condensadores de desacoplamiento o bypass. Tanto la fuente de alimentación del circuito como ciertos CIs pueden requerirlos. La mejor forma de elegirlos es consultar la hoja de datos del fabricante.

Control de ruido en una fuente de alimentación

1. Paso 1: Obtenga la hoja de datos de la fuente de alimentación del circuito. A menudo se usa un regulador de voltaje como el LM7805 de 5 voltios. Para este ejemplo, usaremos la hoja de datos "LM340/LM78XX..." de National Semiconductor.
2. Paso 2: Localice la sección "Typical Applications" (Aplicaciones típicas). Consulte el diagrama "Fixed Output Regulator" (Regulador de salida fija). Para el LM7805, la hoja sugiere dos condensadores, C1 y C2. En hojas de datos y esquemas, los condensadores se simbolizan con dos líneas horizontales y se etiquetan con "C" y un número.
3. Paso 3: Identifique el tipo de condensador sugerido para C1 y C2. La segunda nota bajo el diagrama sugiere un condensador de disco cerámico para C2. También puede usarse uno para C1. Los condensadores de disco cerámico son eficaces para controlar ruido en fuentes/reguladores porque tienen baja ESR (Resistencia Serie Equivalente). Baja ESR es una cualidad a buscar en condensadores de desacoplamiento/bypass.
4. Paso 4: Busque indicaciones de polaridad para C1 y C2. En la hoja del LM7805 no hay indicaciones de polaridad. Si un condensador es polarizado, tendrá un "+" junto a un lado del símbolo. También un lado puede ser curvo, indicando el lado negativo. Un condensador polarizado debe conectarse de forma específica, como una pila. Las indicaciones de polaridad también significan que el fabricante quiere que use un condensador electrolítico o de tantalio.
5. Paso 5: Convierta los valores de C1 y C2 a códigos de condensador. Use una referencia como "Capacitor Code Information". La hoja del LM7805 indica .22uF para C1 y .1uF para C2. El código de tres dígitos para C1 es 224 y para C2 es 104. La mayoría de condensadores de disco usan código de tres dígitos impreso en su superficie. Convertir el valor al código correcto es esencial.
6. Paso 6: Examine el tamaño de las conexiones para C1 y C2. Un lado de C1 se conecta al pin de entrada del LM7805 y el otro al pin de tierra (gnd). Un lado de C2 se conecta al pin de salida y el otro a gnd. Típicamente, el LM7805 es de orificio pasante (tiene patillas). Un condensador de disco de orificio pasante es adecuado y puede acomodar la longitud de conexiones requerida.
7. Paso 7: Calcule los requisitos espaciales globales. Esto puede dictar el estilo de encapsulado (orificio pasante o montaje superficial). En general, un condensador de desacoplamiento es más efectivo cuando se coloca cerca de la fuente de alimentación y sus patillas se mantienen lo más cortas posible. De nuevo, los condensadores de disco cerámico de orificio pasante son adecuados para el LM7805.
8. Paso 8: Verifique las tensiones máximas para C1 y C2. Es importante elegir un condensador con tensión nominal superior al nivel más alto del circuito. Las tensiones de los discos cerámicos están impresas en el condensador o en la hoja de especificaciones del fabricante. Para el circuito LM7805 de 5V, una tensión segura es 25V. La mayoría de discos cerámicos están realmente calificados a 50V o más.

Control de ruido en un CI

9. Paso 9: Obtenga la hoja de datos del fabricante para el CI. Usaremos la hoja de Analog Devices para el potenciómetro digital AD7376. La hoja de datos suele ser la mejor fuente de información sobre condensadores porque explica cómo usar el CI en un circuito.
10. Paso 10: Localice la sección "Layout And Power Supply Biasing" (Diseño y polarización de fuente de alimentación). Cuatro condensadores bypass (C1, C2, C3, C4) aparecen en el diagrama.
11. Paso 11: Busque sugerencias de tipo de condensador. La hoja del AD7376 indica que se deben usar condensadores de tantalio o electrolíticos para C3 y C4. El tantalio es la mejor opción para supresión de ruido por su baja ESR. C2 y C1 no están especificados, pero los condensadores de disco cerámico de baja ESR son ideales.
12. Paso 12: Busque indicaciones de polaridad. La hoja del AD7376 tiene un "+" en un lado de C3 y C4. C1 y C2 no tienen indicaciones. C3 y C4 son de tantalio, sensibles a polaridad. C1 y C2 son de disco cerámico, no polarizados.
13. Paso 13: Examine el tamaño de las conexiones. Para Vdd y gnd, el lado positivo de C3 se conecta a Vdd y el negativo a gnd. Un lado de C1 se conecta a Vdd y el otro a gnd. Dado que el AD7376 es un CI pequeño con patillas muy juntas, se pueden usar condensadores cerámicos y de tantalio de montaje superficial (SMD). Los SMD tienen terminales planos en lugar de patillas.
14. Paso 14: Calcule los requisitos espaciales. La hoja del AD7376 indica que una conexión remota al pin gnd es deseable. Esto significa que la conexión a tierra de los condensadores será un cable o pista que recorre una corta distancia al pin gnd del chip. Como los caminos más cortos son más efectivos, los condensadores SMD son la mejor opción.
15. Paso 15: Convierta los valores de C3 y C4 a códigos. Están listados como 10uF pero la hoja dice que pueden ser entre 1uF y 10uF. En un condensador de tantalio SMD, el código impreso para 10uF será 106.
16. Paso 16: Convierta los valores de C1 y C2 a códigos. Ambos son .1uF. Los condensadores cerámicos tendrán un código de tres dígitos impreso. Para ambos, el código será "104".
17. Paso 17: Verifique las tensiones nominales. Asegúrese de que la tensión sea superior a la máxima del circuito. La tensión está impresa en el condensador o en la hoja de especificaciones del fabricante.