Como escolher capacitores de desacoplamento |
Um circuito integrado, também conhecido com CI, é composto por transistores microscópicos que atuam como interruptores eletrônicos. Cada vez que um desses interruptores opera, ele extrai corrente da fonte de alimentação do circuito. Esse consumo de corrente causa "picos" ou "ondulações" na tensão do circuito, semelhante a oscilações de energia na fiação de uma casa. Esses picos são chamados de "ruídos" e podem afetar o funcionamento do CI e dos circuitos digitais. Capacitores são utilizados para suavizar qualquer pico de tensão, garantindo assim uma operação livre de erros. Quando usados para esse fim, eles são chamados de capacitores de desacoplamento ou de desvio. Tanto a fonte de alimentação do circuito quanto alguns CIs podem necessitar desses capacitores. A melhor maneira de escolhê-los é utilizando a ficha técnica do fabricante como referência.
Vários tamanhos de capacitores de montagem superficial (Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)
Controlando o ruído em uma fonte de alimentação
Obtenha o datasheet da fonte de alimentação do circuito. Muitas vezes, um regulador de tensão como o LM7805, de 5 V, é utilizado em circuitos digitais. Para esse exemplo, será utilizado o do "LM340/LM78XX..." da National Semiconductor.
Localize a seção "Typical Applications" (Aplicações comuns) no datasheet do LM7805. Consulte o diagrama indicado como "Fixed Output Regulator" (Regulador de saída fixo). Para o capacitor citado, o datasheet sugere o uso de dois capacitores, C1 e C2. Nas fichas e em esquemáticos, os capacitores são simbolizados por duas linhas horizontais e legendados com um "C" mais um número.
Localize o tipo de capacitor sugerido para C1 e C2. No datasheet do LM1805, a segunda nota abaixo do diagrama "Fixed output regulator" sugere um capacitor de disco de cerâmica para o C2. Esse tipo de capacitor pode também ser usado para o C1. Capacitores de disco de cerâmica são eficazes para o controle de ruído em fontes de energia ou reguladores, pois possuem uma baixa resistência em série equivalente (RSE). RSE baixa é uma característica a se procurar em capacitores de desacoplamento ou de desvio.
Localize qualquer indicação de polaridade para o C1 e o C2. No datasheet do LM7805 não há essa indicação para ambos. Se o capacitor for polarizado, terá um "+" próximo a um dos lados do símbolo do capacitor. Além disso, um de seus lados deve estar curvado, o que designa o lado negativo. Um capacitor polarizado deve estar conectado de uma maneira específica, como uma bateria. Indicações de polaridade também significam que o fabricante quer que você utilize um capacitor eletrolítico ou de tântalo.
Converta os valores de C1 e C2 para códigos de capacitores. Use um código de referência, tal como o "Capacitor Code Information" (Informações de código do capacitor) na seção "Recursos" deste artigo. O datasheet do LM7805 lista 0,22 uF (microfarad) para C1 e 0,1 uF para o C2. O código de três dígitos para o C1 é 224 e para o C2 é 104. A maioria dos capacitores tipo disco usa o código de três dígitos para seus valores, que está impresso na superfície do mesmo. Converter o valor do capacitor para seu código correto é essencial.
Verifique o tamanho das conexões para C1 e C2. Um lado do C1 é conectado ao pino de entrada do LM7805 e outro lado conectado ao pino gnd. Um dos lados do C2 é conectado ao pino de saída do LM7805 e o outro lado ao pino gnd. Normalmente, um LM7805 é um componente through-hole (possui pernas). Um capacitor em disco through-hole é uma boa combinação e pode acomodar o comprimento das conexões necessárias.
Calcule os requisitos gerais de espaço para o capacitor. Isso pode determinar o estilo de disposição do capacitor (through-hole, por exemplo). Em geral, um capacitor de desacoplamento ou de desvio é mais eficaz quando colocado próximo à fonte de alimentação e suas pernas são mantidas o mais curtas possíveis. Como citado anteriormente, um scapacitor em disco de cerâmica through-hole é a melhor escolha para um LM7805.
Verifique os limites máximos de tensão para C1 e C2. É importante escolher um capacitor com uma tensão maior que o nível de tensão do circuito. Esses valores estão impressos nos discos de cerâmica ou estão listados na ficha técnica do fabricante. Para um circuito LM7805 de 5 V, um capacitor seguro seria um de 25 V. A maioria dos capacitores de disco cerâmico, na verdade, é de 50 V ou mais.
Controlando o ruído em um CI
Adquira o datasheet do seu CI. Para esse exemplo usaremos o do potenciômetro digital AD7376 do Analog Devices. Esse datasheet é geralmente a melhor fonte de informação, pois ela explica como usar o CI no circuito.
Localize a seção "Layout and Power Supply Biasing" (Layout e fonte de alimentação de polarização). Quatro capacitores de desvio (C1, C2, C3 e C4) estarão representados no diagrama.
Localize as sugestões de tipos de capacitores. No datasheet do AD7376 são indicados capacitores eletrolíticos ou de tântalo para o C3 e C4. O de tântalo é a melhor escolha para supressão de ruídos, pois possui um valor de RSE baixo. Não há especificações para C1 e C2, porém o ideal são os capacitores de disco de cerâmica com baixo RSE.
Localize qualquer indicação de polaridade para os capacitores. No datasheet do AD7376 há o símbolo "+" ao lado de C3 e C4, enquanto C1 e C2 não possuem indicações de polaridade. C3 e C4 são capacitores de tântalo, que é sensível a polaridade. Já os outros dois são de disco de cerâmica, que não é polarizado.
Verifique o tamanho das conexões dos capacitores. Para Vdd e gnd, o lado positivo do C3 é conectado ao Vdd e o negativo ao gnd. Um lado do C1 é conectado ao Vdd e o outro ao gnd. Como o AD7376 é um CI pequeno e os pinos são bem afastados, a montagem superficial de cerâmica e capacitores de tântalo podem ser usados. Os de montagem superficial possuem terminais planos em vez de pinos ou pernas.
Calcule os requisitos gerais de espaço para os capacitores. O datasheet do AD7376 indica que seja feita uma conexão remota com o pino gnd. Isso significa que a conexão entre o gnd com o capacitor será feita por um fio ou por um rastro de circuito. Devido ao fato de conexões e caminhos de circuito menores serem mais eficazes, os capacitores de montagem superficial são as melhores escolhas para o AD7376.
Converta os valores de C3 e C4 para códigos de capacitores. Eles estão listados como 10 uF, porém no datasheet indica que eles podem estar entre 1 uF e 10 uF. Em um capacitor de montagem superficial de tântalo, o código impresso para 10 uF será 106.
Converta os valores de C1 e C2 para códigos de capacitores. Ambos estão listados como 0,1 uF. Capacitores de cerâmica terão códigos impressos com três dígitos em sua superfície. Para C1 e C2 o código será "104".
Verifique os limites máximos de tensão para os capacitores. Novamente, certifique-se que sejam maiores que a tensão máxima do circuito. Ela está impressa no capacitor ou listada na ficha de especificações do fabricante.
Datasheet do regulador de tensão LM7805
Datasheet do potenciômetro digital AD7376
AVX Corporation: Introdução à escolha de capacitores MLC para aplicações de desacoplamento/desvio [em inglês]
Clemson University: Estratégias eficazes para a escolha e a localização de capacitores de desacoplamento para placas de circuitos impressos [em inglês]
National Semiconductor Inc: Ficha técnica reguladores de tensão positiva LM340/LM78XX [em inglês]
Analog Devices Inc: Ficha técnica potenciômetro digital AD7376 [em inglês]
Syslo, Peter. "Como escolher capacitores de desacoplamento." , http://www.ehow.com.br/escolher-capacitores-desacoplamento-como_59970/. Accessed 19 April 2018.
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