Comment choisir des condensateurs de découplage

Un circuit intégré (CI) contient des transistors microscopiques agissant comme interrupteurs électroniques. À chaque commutation, le CI tire du courant de l'alimentation, créant des « pointes » ou « ondulations » (ripple) dans la tension du circuit, comparable à une surtension domestique. Ces parasites, appelés « bruit », peuvent perturber les circuits numériques et le fonctionnement des CI. Pour garantir un fonctionnement sans erreur, on utilise des condensateurs pour lisser ces ondulations. On les appelle alors condensateurs de découplage ou de dérivation (bypass). L'alimentation et certains CI peuvent en nécessiter. La meilleure méthode pour les choisir est de se référer à la fiche technique (datasheet) du fabricant.

Matériel nécessaire

• Fiche technique régulateur LM7805
• Fiche technique potentiomètre numérique AD7376

Instructions

Contrôle du bruit sur une source d'alimentation

1. Obtenez la fiche technique de la source d'alimentation du circuit. Souvent, un régulateur 5 V comme le LM7805 est utilisé en numérique. Exemple : fiche « LM340/LM78XX... » de National Semiconductor.
2. Localisez la section « Typical Applications » et le schéma « Fixed Output Regulator ». Pour le LM7805, la fiche suggère deux condensateurs C1 et C2. Sur les fiches/schémas, les condensateurs sont symbolisés par deux traits horizontaux, étiquetés « C » et un numéro.
3. Identifiez le type suggéré pour C1 et C2. La seconde note sous le schéma recommande un condensateur céramique disque pour C2. Un céramique disque convient aussi pour C1. Ils sont efficaces pour le contrôle du bruit car ils ont un ESR (résistance série équivalente) faible. Le faible ESR est une qualité recherchée pour les condensateurs de découplage/derivation.
4. Repérez les indications de polarité pour C1 et C2. Sur la fiche LM7805, il n'y en a pas. Si un condensateur est polarisé, un « + » apparaît près d'un côté du symbole, ou un côté est courbé (côté négatif « - »). Un condensateur polarisé doit être connecté dans un sens précis, comme une pile. La polarité indique que le fabricant veut un condensateur électrolytique ou au tantale.
5. Convertissez les valeurs de C1 et C2 en codes condensateur. Utilisez une référence comme « Capacitor Code Information ». La fiche LM7805 donne 0,22 µF pour C1 et 0,1 µF pour C2. Le code trois chiffres pour C1 est 224, pour C2 c'est 104. La plupart des condensateurs disque utilisent un code trois chiffres imprimé sur le corps. La conversion en code correct est essentielle.
6. Examinez la taille des connexions pour C1 et C2. C1 se connecte entre l'entrée du LM7805 et la masse (gnd). C2 entre la sortie et la masse. Le LM7805 étant généralement traversant (broches), un condensateur disque traversant convient et s'adapte à la longueur des connexions requises.
7. Calculez l'encombrement global. Cela peut dicter le boîtier (traversant ou CMS). En général, un condensateur de découplage est plus efficace placé près de l'alimentation avec des pattes/broches le plus courtes possible. Les condensateurs céramiques disque traversants conviennent bien au LM7805.
8. Vérifiez les tensions maximales pour C1 et C2. Choisissez une tension nominale supérieure au plus haut niveau du circuit. Les tensions des céramiques disque sont imprimées sur le composant ou sur la fiche fabricant. Pour le circuit 5 V LM7805, 25 V est sûr. La plupart des céramiques disque sont en fait notés 50 V ou plus.

Contrôle du bruit dans un CI

9. Obtenez la fiche technique du CI. Exemple : AD7376 potentiomètre numérique d'Analog Devices. La fiche est souvent la meilleure source car elle explique comment utiliser le CI dans un circuit.
10. Localisez la section « Layout And Power Supply Biasing ». Quatre condensateurs de dérivation (C1, C2, C3, C4) apparaissent sur le schéma.
11. Identifiez les suggestions de type. La fiche AD7376 préconise tantale ou électrolytique pour C3 et C4. Le tantale est le meilleur pour la suppression du bruit grâce à son ESR faible. C1 et C2 non spécifiés, mais les céramiques disque à faible ESR sont idéaux.
12. Repérez les indications de polarité. La fiche a un « + » sur un côté de C3 et C4. C1 et C2 n'en ont pas. C3 et C4 sont au tantale (polarisés). C1 et C2 sont céramiques disque (non polarisés).
13. Examinez la taille des connexions. Pour Vdd et gnd, le + de C3 va à Vdd, le - à gnd. C1 entre Vdd et gnd. L'AD7376 étant un petit CI à broches serrées, des condensateurs CMS (céramique et tantale) peuvent être utilisés (plots plats au lieu de broches).
14. Calculez l'encombrement. La fiche AD7376 recommande une connexion déportée vers la broche gnd (fil ou piste courte vers la broche gnd de la puce). Les plus courts chemins étant les plus efficaces, les condensateurs CMS sont le meilleur choix pour l'AD7376.
15. Convertissez les valeurs de C3 et C4 en codes. Elles sont listées 10 µF mais la fiche indique 1 à 10 µF. Sur un tantale CMS, le code imprimé pour 10 µF sera 106.
16. Convertissez C1 et C2 : 0,1 µF chacun. Les céramiques ont un code trois chiffres : 104 pour les deux.
17. Vérifiez les tensions nominales. À nouveau, assurez-vous qu'elles dépassent la tension max du circuit. La tension est imprimée sur le condensateur ou sur la fiche fabricant.