Grundlagen des Bypass-Kondensators, seine Funktionen und Anwendungen

Die Bypass-Kondensatoren werden zwischen den Stromversorgungsstiften VCC und GND von integrierten Schaltkreisen angelegt. Sie reduzieren sowohl das Stromversorgungsrauschen als auch das Ergebnis von Spitzen in der Versorgungsleitung. Sie bieten auch unmittelbare aktuelle Anforderungen eines Integrierter Schaltkreis wann immer es wechselt. Ein Anwendungshinweis beschreibt die verschiedenen Eigenschaften der Bypass-Kondensatoren und bietet eine Anleitung für deren Verwendung. Dieser Artikel beschreibt einen Bypass-Kondensator, seine Funktionen und seine Anwendungen.

Was ist ein Bypass-Kondensator?

Der Bypass-Kondensator ist a Kondensator Dadurch werden Wechselstromsignale so gegen Masse kurzgeschlossen, dass jegliches Wechselstromrauschen, das auf einem Gleichstromsignal auftritt, entfernt wird, wodurch ein viel saubereres und reines Gleichstromsignal erzeugt wird. Ein Bypass-Kondensator umgeht im Grunde genommen Wechselstromrauschen, das auf einem Gleichstromsignal liegen kann, und filtert aus Wechselstrom heraus, so dass ein sauberes, reines Gleichstromsignal ohne mehrere Wechselstromwelligkeiten durchläuft.

Betrieb eines Bypass-Kondensators

Ein Kondensator zum Leiten eines Wechselstrom herum als Komponente oder Gruppe von Komponenten. Regelmäßig wird ein Wechselstrom aus einer Wechselstrom / Gleichstrom-Kombination entfernt, und der Gleichstrom wird dann freigegeben, um die umgangene Komponente zu passieren.

Emitter-Bypass-Kondensator

Wenn ein Emitterwiderstand in einem CE-Verstärker (Common Emitter) hinzugefügt wird, wird seine Spannungsverstärkung verringert, aber die Eingangsimpedanz erhöht sich. Immer wenn der Bypass-Kondensator parallel zu einem Emitterwiderstand geschaltet wird, erhöht sich die Spannungsverstärkung des CE-Verstärkers. Wenn der Bypass-Kondensator entfernt wird, wird eine extreme Degeneration in der Verstärkerschaltung erzeugt und die gewonnene Spannung wird reduziert.

Emitter-Bypass-Kondensator

Kathoden-Bypass-Kondensator

Ein Kathodenwiderstand in einem typischen Triodenvorverstärker wird in einem großen Kondensator umgangen, um eine negative Form der Rückkopplung zu beseitigen. Dies wird als Kathodendegeneration bezeichnet, die die Verstärkung erheblich erhöht.

Kathoden-Bypass-Kondensator

Wenn ein Kondensator groß genug ist, wirkt er als Kurzschluss für Audiofrequenzen und beseitigt die negative Rückkopplung, wirkt jedoch als offener Stromkreis für einen Gleichstrom, wodurch die Gleichstromgittervorspannung aufrechterhalten wird. Ein Höhenverstärker kann eingeführt werden, indem ein niedrigerer Kondensatorwert verwendet wird, der als Kurzschluss für die hohen Frequenzen aber erlaubt negative Rückkopplung, um den Bass zu dämpfen. Dies geschieht häufig im hellen Kanal des Vorverstärkers. Wenn die zusätzliche Verstärkung aufgrund der Gesamtverstärkung des Verstärkers von der Eingangsbuchse zur Endstufe unerwünscht ist, kann der Kondensator vollständig eliminiert werden.

So berechnen Sie den Bypass-Kondensatorwert

Heutzutage wissen wir, warum und wann wir einen Bypass-Kondensator verwenden müssen, aber wir müssen immer noch den geeigneten Wert des Kondensators herausfinden, um ihn für ein bestimmtes Gerät zu verwenden. Die charakteristischen Werte für Bypass-Kondensatoren umfassen 0,1 uF und 1 uF. Je höher die Frequenz, desto kleiner der Wert, je niedriger die Frequenz, desto größer der Wert.

f = frac12tR

Hier ist tR = Anstiegszeit

Der wichtigste Parameter, der als geeigneter Bypass-Kondensator ausgewählt werden muss, ist seine Fähigkeit, den sofortigen Strom zu liefern, wenn er benötigt wird. Um einen Kondensator für ein bestimmtes Gerät auszuwählen, schließen wir die folgenden Methoden ein:

Erstens kann die Größe des Bypass-Kondensators unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden:

C = frac1 * N * DeltatdeltaV

I = Strommenge, die erforderlich ist, um einen Ausgang von niedrig auf hoch zu schalten
N = Umschalten der Anzahl der Ausgänge
∆t = Zeit, die benötigt wird, um die Leitung durch den Kondensator aufzuladen
∆V = tolerierter Abfall des VCC

Die in der Formel angegebenen Werte sollten bekannt sein, wobei ∆t und ∆V angenommen werden können.

Eine weitere Möglichkeit, die Größe des Bypass-Kondensators zu ermitteln, besteht darin, seinen maximalen Strom mit der angegebenen höchsten Impulsanstiegsrate zu berechnen. Die größte Impulsanstiegsrate wird von mehreren Kondensatorherstellern eingestellt.

I = CfracdVdt

Kondensatorfunktionen umgehen

Der Bypass-Kondensator wird als Bypass-Wechselstromsignal gegen Masse verwendet.
Ein Kondensator ist zwischen Masse und Draht geschaltet.
Bei einem Wechselstromsignal arbeitet der Kondensator kurz und umgeht ihn.
Der durch den Kondensator geleitete Gleichstrom verhält sich für Gleichstrom offen.
Gleichstrom wird direkt dem IC zugeführt.
Die notwendigen Eigenschaften eines Bypass-Kondensators sind:
• Es hat eine niedrige Impedanz.
• Es elektrisiert einen elektrischen Strom ist gut.
• Es erdet gekonnt den Rauschstrom.
• Es verringert effektiv den Rauschstrom.

In wird ein Bypass-Kondensator verwendet ::
• Leistungskonditionierung und Leistungsfaktorkorrektur
• Echtzeituhrkalender mit EEPROM
• DC / DC-Wandler
• Spannungsreferenz
• DSL-Verstärker
• Signalkopplung und -entkopplung
• Hochpass- und Tiefpassfilter

Die Schlussfolgerung an dieser Stelle ist klar: Ein Bypass-Kondensator wird benötigt, um das durch andere Schaltkreise verursachte Hochfrequenzrauschen an Stromversorgungsschienen zu verringern. Die Induktivität des Bypass-Kondensators ist eher ein bestimmender Faktor für den Wirkungsgrad des Bypasses als ein Kapazitätswert. Wählen Sie daher Bypass-Kondensatoren basierend auf den Serieninduktivitätswerten und verteilen Sie die Bypass-Elemente auf der Leiterplatte.

Fokussieren Sie die Bypass-Elemente jedoch in der Nähe der ICs, die großen Strom durch die Transienten benötigen, selbst wenn Sie über eine solide Leistung und Masseebenen verfügen. Halten Sie die Bypass-Kondensatoren so nah wie möglich an den ICs. Der Bypass-Kondensator sollte einen sehr niedrigen Serienwiderstand und eine sehr niedrige Induktivität aufweisen - was bei sehr hohen Frequenzen wirksam ist. Bei Fragen zu diesem Thema oder Elektro- und Elektronikprojekte Bitte geben Sie Ihre Kommentare im Kommentarbereich unten ab. Hier ist eine Frage für Sie, was ist die Hauptfunktion eines Bypass-Kondensators?

Bildnachweis:

• Emitter-Bypass-Kondensator Renesas
• Kathoden-Bypass-Kondensator Ampbooks