Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
IGE-XAO
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Czy ułożenie kondensatora na PCB ma znaczenie?

ghost666 18 Lis 2019 15:13 2721 6
  • Dla projektanta elektroniki najbardziej przerażające są nie złożone problemy techniczne czy poziom uwagi, jaki przykładać trzeba do projektów. Najgorsze są dla niego zjawiska nieprzewidywalne i mało znane szerszemu gronu specjalistów, zwłaszcza jeżeli dotyczą tak popularnych elementów jak zwykłe, szeroko stosowane kondensatory warstwowe (MLCC).

    Na elementy dyskretne zazwyczaj w projekcie nie zwraca się większej uwagi. W systemach, szczególnie analogowych, takich elementów jest bardzo dużo: rezystory, kondensatory, cewki, diody LED i inne. Nie jest niczym niezwykłym, aby liczba elementów pasywnych na liście wszystkich elementów na PCB była pięciokrotnie większa niż liczba układów scalonych. Tak, wiele z nich jest niekrytyczna dla działania systemu (na przykład rezystory podciągające), że zapomina się o tym, że zaskakująca ich liczba jest ważna - zarówno w sposób oczywisty, jak i znacznie mniej oczywisty. Dodatkowo, ponieważ częstotliwości pracy systemów często sięgają zakresu gigaherców, drugorzędne i trzeciorzędne charakterystyki elementów stają się jeszcze ważniejsze.

    W artykule dotyczącym kondensatorów o wysokiej dobroci (Q) w czasopiśmie Medical Design Briefs przyjrzano się zagadnieniom związanym z projektowaniem i produkcją kondensatorów, które wpływają na wartość tego parametru. Często jest on uważany za czynnik drugiego rzędu (pojemność, tolerancja i napięcie robocze są na ogół uważane za kluczowe parametry tego elementu). Jak zauważa autor artykułu: "w wielu zastosowaniach RF współczynnik Q kondensatorów jest jedną z najważniejszych cech w projektowaniu obwodów".

    Obejmuje to takie produkty, jak sprzęt komórkowy/telekomunikacyjny, cewki MRI, generatory plazmowe, lasery oraz inną elektronikę medyczną, wojskową i przemysłową. "Omówiono uzasadnione sposoby, w jakie dostawcy elementów charakteryzują dobroć Q przy wyższych częstotliwościach, w jaki sposób małe błędy w układzie testującym mogą skutkować stosunkowo dużymi błędami w wynikach ilościowych i uzasadnionymi zmianami deklarowanej wartości Q" - czytamy w artykule - "Inne parametry drugiego rzędu obejmują szeregową częstotliwość rezonansową (SRF) i równoległą częstotliwość rezonansową (PRF), mierzoną niezależnie od tego, czy kondensator jest zaprojektowany i mierzony między innymi do montażu poziomego lub pionowego (podkreślenie własne - przyp.red.)". Wyniki tych pomiarów widzimy na rysunku 1 i 2.

    Czy ułożenie kondensatora na PCB ma znaczenie?
    Rys.1. Tłumienie w kondensatorze MLCC, w którym elektrody są równoległe do powierzchni podłoża.

    Czy ułożenie kondensatora na PCB ma znaczenie?
    Rys.1. Tłumienie w kondensatorze MLCC w którym elektrody są prostopadłe do powierzchni podłoża dla tej samej wartości kondensatora, co na rysunku 1.


    Cytowany artykuł wskazuje ponadto, że nie tylko orientacja takiego samego kondensatora ma wpływ na jego parametry drugiego rzędu. Istnieją subtelne zmiany parametrów między partiami, w tym nawet liczba warstw w tej samej jednostce pojemności (nawet od jednego dostawcy). Rzekomo identyczne kondensatory od różnych dostawców mogą różnić się jeszcze bardziej. Zatem nawet sumienny projektant, który określa maksymalne dopuszczalne Q i ESR dla elementów w systemie, może otrzymać bardzo różne wyniki... Będzie to miało ogromny wpływ na produkcję, test i spójność wydajności.

    Nie tylko kondensatory mają tego rodzaju problemy. Idealny transformator początkowo charakteryzuje się bardzo prostą, dobrze znaną relacją napięcie i zwojów. Oczywiście, jeśli przejdziemy do świata realnych elementów, szybko pojawią się dodatkowe zjawiska, mające wpływ na działanie tego elementu: straty; samonagrzewanie się; współczynniki temperaturowe i wpływ temperatury na rezystancję uzwojeń, parametry magnetyczne i układ uzwojenia, żeby wymienić tylko kilka punktów. Jest to bardzo trudna konstrukcja. Następnie do tej układanki dodać musimy realia produkcji: tolerancje i rozrzuty produkcyjne, a to prosty urządzenie staje się bardzo skomplikowanym komponentem. Sytuacja jest jeszcze trudniejsza, gdy częstotliwości zwiększają się do poziomu megaherców i wyżej.

    Z pewnością rozwiązywanie problemów związanych z projektowaniem komponentów i obwodów elektronicznych jest znacznie łatwiejsze dzięki zastosowaniu uniwersalnych narzędzi do modelowania i symulacji układów, które mogą jednocześnie uwzględniać połączone czynniki elektryczne, mechaniczne, materiałowe i termiczne (takie jak np. COMSOL) lub zoptymalizowane narzędzia dedykowane np. do jednego typu komponentu. Mimo to wiele konstrukcji transformatorów, szczególnie przy wyższych poziomach mocy, bazuje na intuicji, doświadczeniu i wiedzy praktycznej wiedzy projektanta czy dostawcy.

    Na szczęście istnieje wiele dobrych źródeł informacji o komponentach pasywnych, od wysoce analitycznych traktatów akademickich, poprzez praktyczne spostrzeżenia dostawców i inżynierów projektowych. Może nie pomogą nam one w uniknięciu problemów rozrzutu produkcyjnego parametrów drugiego i trzeciego rzędu, ale wskażą, jak sobie z tym radzić i przygotować swój projekt na tego rodzaju wyzwania w produkcji.

    A czy może któryś z forumowiczów kiedykolwiek niespodziewanie został zaskoczony problemami związanymi z tego rodzaju parametrami drugiego i trzeciego poziomu, ich rozrzutem wartości w teoretycznie identycznych elementach?

    Źródło: https://www.planetanalog.com/author.asp?section_id=396&doc_id=565191&

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9436 postów o ocenie 7364, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • IGE-XAO
  • #2
    krisRaba
    Poziom 28  
    Dzisiaj narodowy dzień czepiaka ;) Nie ma takiego? To ustanawiam :lol:

    ghost666 napisał:
    Dla projektanta elektroniki najbardziej przerażające są nie złożone problemy techniczne czy poziom uwagi, jaki przykładać trzeba do projektów.

    To chyba nie jest po polsku poprawnie, a przynajmniej mi stawiają się jakieś "errory" jak czytam to zdanie ;) Intuicyjnie poprawniejsze wydaje mi się "najbardziej przerażające nie są złożone problemy techniczne czy poziom uwagi" ;)
    Ciekawe, że akurat w oryginale wstęp jest zupełnie inny, więc nie jest to dosłowne tłumaczenie ;) Pewnie intencją było uogólnienie w miejsce opisywanego osobistego wrażenia autora tekstu, by potem czytający elektrodę nie przypisywali artykułu tłumaczowi ;)

    ghost666 napisał:
    Na elementy dyskretne zazwyczaj w projekcie nie zwraca się większej uwagi

    Oryginał jest o elementach pasywnych. Niby rezystory, kondensatory itp. to też elementy dyskretne, jednak grupa ta jest znacznie szersza, bo obejmuje też tranzystory, diody, lampy elektronowe, tyrystory itp ;) Stąd chyba lepiej trzymać się precyzyjniejszej grupy o którą chodziło w artykule ;)

    ghost666 napisał:
    Tak, wiele z nich jest niekrytyczna dla działania systemu (na przykład rezystory podciągające), że zapomina się o tym, że zaskakująca ich liczba jest ważna - zarówno w sposób oczywisty, jak i znacznie mniej oczywisty. Dodatkowo, ponieważ częstotliwości pracy systemów często sięgają zakresu gigaherców, drugorzędne i trzeciorzędne charakterystyki elementów stają się jeszcze ważniejsze.

    Hahaha, to jest mistrzostwo świata :P :lol: Dobra, wiem, że tak jest w oryginale :P Przecież jak ktoś projektuje obwody na gigaherce, czy jak w oryginale, nawet "multi-GHz", to chyba powinien odróżniać które komponenty są dla systemu istotne, a które nie? :lol: Ja rozumiem, że wchodząc w jakąś dziedzinę można być zaskoczonym różnymi zjawiskami, ale to stwierdzenie, że zaskakująca liczba elementów jest ważna... :lol: ... gdyby była nieistotna, to po co je dawać? Mniejsze PCB będzie ;)
    Rozumiem, że autor miał na myśli fakt, że projektując obwody pracujące przy wysokich częstotliwościach ujawniają się zjawiska, które są pomijalne w obwodach z częstotliwościami rzędu kilkunastu kHz lub nawet MHz i należy wtedy brać pod uwagę szereg dodatkowych czynników, drugo- i trzeciorzędnych... Ale sposób zapisania tego stwierdzenia tak mnie rozbawił, że musiałem oficjalnie go wyśmiać :lol: :lol: :lol:
    Żeby nie było, sam wielokrotnie wynalazłem koło na nowo i walcząc z jakimś zagadnieniem w końcu odkrywałem, że ktoś już to nazwał i opisał, a samo zjawisko jest znane :P Potem znając już nazwę łatwiej było wyszukać dalsze materiały na ten temat ;)

    A co do tych kondensatorów i pokazanych rysunków, to robią je w takich i takich wersjach? Czy jakiś cwaniak przed przylutowaniem obraca je o 90 stopni? ;)
  • IGE-XAO
  • #3
    magic9
    Redaktor
    krisRaba napisał:
    ghost666 napisał:
    Dla projektanta elektroniki najbardziej przerażające są nie złożone problemy techniczne czy poziom uwagi, jaki przykładać trzeba do projektów.


    To chyba nie jest po polsku poprawnie, a przynajmniej mi stawiają się jakieś "errory" jak czytam to zdanie ;) Intuicyjnie poprawniejsze wydaje mi się "najbardziej przerażające nie są złożone problemy techniczne czy poziom uwagi"


    Zapewniam, że obie wersje - ghost666 i krisRaba są poprawne. Czasami celowo przestawia się wyrazy, aby podkreślić znaczenie lub ujawnić intencję autora. Ewidentnie to czepianie się na siłę, bo ghost666 nie popełnił w tym zdaniu żadnego błędu językowego :)
    W zdaniu izolowanym poprawna byłaby tylko wersja krisRaba, ale tutaj szyk zdania uzależniony jest od kontekstu – od zdań następujących (tzw. struktura tematyczno-rematyczna wypowiedzi).

    Pozdrawiam.
  • #4
    krisRaba
    Poziom 28  
    Może :-) Dobrze, że mamy tu polonistę :-) Dla mnie odruchowo wygląda to po prostu jak błąd, napisane "nie złożone" zamiast "niezłożone", co wykręca sens.. i po chwili jest "ej, wróć.. czemu najbardziej przerażające są niezłożone problemy?" Może to efekt autokorekty w głowie, i jak się wczytasz jeszcze raz, to rozumiesz o co chodzi... Ale intuicyjnie mi stawia się error ;-) A w podanym przeze mnie szyku sens jest ten sam, a errora nie mam ;-)
  • #5
    emil
    Poziom 15  
    Uważam, że krisRaba ma rację co do niepoprawności pisanych zdań przez ghost666. Czytając zdanie "Dla projektanta elektroniki najbardziej przerażające są nie złożone problemy techniczne czy poziom uwagi, jaki przykładać trzeba do projektów." Wniosek nasuwa się taki, że proste problemy nie są przerażające, a nie o to chyba chodziło autorowi. Kiedy napisze się "przerażające nie są projekty złożone" otrzymujemy informację, że projekty złożone, czyli skomplikowane, nie są przerażające.
    Ghost666 jako osoba wysoce wykształcona powinna jednak pisać w taki sposób aby wszyscy jednoznacznie rozumieli o co tak na prawdę "chodzi" autorowi.
  • #6
    freebsd
    Poziom 37  
    @ghost666 Wielkie dzięki za fajną robotę i wybór ciekawych materiałów!
  • #7
    magic9
    Redaktor
    emil napisał:
    Wniosek nasuwa się taki, że proste problemy nie są przerażające, a nie o to chyba chodziło autorowi.


    Jeśli zna się zasady ortografii, to żaden taki wniosek się nie nasuwa.

    Widzę przejawy ogromnego zainteresowania językiem polskim. Polecam zatem lekturę:
    https://sjp.pwn.pl/zasady/182-46-13-Przed-prz...mi-i-imieslowami-przymiotnikowymi;629531.html

    Wracając do sedna, zastosowano tutaj zaprzeczenie - kolejne zdanie to człon wyjaśniający:

    Dla projektanta elektroniki najbardziej przerażające są nie złożone problemy techniczne czy poziom uwagi, jaki przykładać trzeba do projektów. Najgorsze są dla niego...

    Można to zapisać na wiele różnych sposobów i będzie poprawnie (poniżej podaję przykłady). Ile ludzi, tyle opinii, jeśli chodzi o styl wypowiedzi, jaki należy zastosować. Wszystkim się nie dogodzi, każdy czegoś się doszuka, jeśli chce się doszukać.

    Dla projektanta elektroniki najbardziej przerażające są nie złożone problemy techniczne czy poziom uwagi, jaki przykładać trzeba do projektów, ale....

    Dla projektanta elektroniki nie złożone problemy techniczne czy poziom uwagi, jaki przykładać trzeba do projektów są najbardziej przerażające. Najgorsze są dla niego...

    Dla projektanta elektroniki złożone problemy techniczne czy poziom uwagi, jaki przykładać trzeba do projektów nie są najbardziej przerażające.

    Złożone problemy techniczne czy poziom uwagi, jaki przykładać trzeba do projektów nie są najbardziej przerażające dla projektanta elektroniki.