अपयुग्मन संधारित्र (डिकूप्लिंग कैपेसिटर)
विद्युतीय में, डिकूप्लिंग संधारित्र एक संधारित्र होता है जिसका उपयोग सर्किट के एक हिस्से को दूसरे से अलग करने के लिए किया जाता है (यानी विद्युत ऊर्जा को स्थानांतरित करने से रोकता है)। अन्य सर्किट तत्वों के कारण होने वाले शोर को संधारित्र के माध्यम से शंट किया जाता है, जिससे शेष सर्किट पर इसका प्रभाव कम हो जाता है। उच्च आवृत्तियों के लिए, एक वैकल्पिक नाम बायपास संधारित्र है क्योंकि इसका उपयोग बिजली की आपूर्ति या सर्किट के अन्य उच्च-प्रतिबाधा घटक को बायपास करने के लिए किया जाता है।
चर्चा
एक विद्युतीय प्रणाली के सक्रिय उपकरण (जैसे ट्रांजिस्टर, एकीकृत सर्किट, वेक्यूम - ट्यूब) के माध्यम से परिमित प्रतिरोध और अधिष्ठापन वाले कंडक्टरों के माध्यम से उनकी बिजली आपूर्ति से जुड़े होते हैं। यदि एक सक्रिय उपकरण द्वारा खींची गई धारा में परिवर्तन होता है, तो इन प्रतिबाधाओं के कारण बिजली की आपूर्ति से उपकरण में वोल्टेज की गिरावट भी बदल जाएगी। यदि कई सक्रिय उपकरण बिजली की आपूर्ति के लिए एक सामान्य पथ साझा करते हैं, तो एक तत्व द्वारा खींची गई धारा में परिवर्तन से वोल्टेज परिवर्तन हो सकता है जो दूसरों के संचालन को प्रभावित करने के लिए पर्याप्त हो - वोल्टेज स्पाइक्स या जमीन उछाल, उदाहरण के लिए - इसलिए एक की स्थिति में परिवर्तन डिवाइस को बिजली आपूर्ति के सामान्य प्रतिबाधा के माध्यम से दूसरों के साथ जोड़ा जाता है। एक डिकूप्लिंग कैपेसिटर सामान्य प्रतिबाधा के माध्यम से बहने के बजाय क्षणिक धाराओं के लिए बाईपास पथ प्रदान करता है।[1]
डिकूपिंग कैपेसिटर डिवाइस के स्थानीय विद्युत क्षेत्र के रूप में काम करता है। कैपेसिटर को पावर लाइन और ग्राउंड के बीच सर्किट में रखा जाता है जिससे करंट दिया जाना है। संधारित्र वर्तमान-वोल्टेज संबंध के अनुसार
पावर लाइन और ग्राउंड के बीच वोल्टेज ड्रॉप के परिणामस्वरूप कैपेसिटर से सर्किट तक करंट निकलता है। जब कैपेसिटेंस सी काफी बड़ा होता है, तो वोल्टेज ड्रॉप की स्वीकार्य सीमा को बनाए रखने के लिए पर्याप्त करंट की आपूर्ति की जाती है। कैपेसिटर ऊर्जा की एक छोटी मात्रा को स्टोर करता है जो कैपेसिटर को बिजली आपूर्ति कंडक्टरों में वोल्टेज ड्रॉप के लिए क्षतिपूर्ति कर सकता है। अवांछित परजीवी तत्व (विद्युत नेटवर्क) प्रभावी श्रृंखला अधिष्ठापन को कम करने के लिए, छोटे और बड़े कैपेसिटर को अक्सर समानांतर सर्किट में रखा जाता है, जो व्यक्तिगत एकीकृत सर्किट से सटे होते हैं (देखें अपयुग्मन संधारित्र (डिकूप्लिंग कैपेसिटर) § प्लेसमेंट)।
डिजिटल सर्किट में, डीकपलिंग कैपेसिटर तेजी से बदलती बिजली आपूर्ति धाराओं के कारण अपेक्षाकृत लंबे सर्किट निशान से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के विकिरण को रोकने में भी मदद करते हैं।
ऐसे मामलों में केवल कैपेसिटर को अलग करना पर्याप्त नहीं हो सकता है क्योंकि उच्च-शक्ति प्रवर्धक चरण निम्न-स्तर के पूर्व-एम्पलीफायर से जुड़ा होता है। सर्किट कंडक्टरों के लेआउट में सावधानी बरतनी चाहिए ताकि एक चरण में भारी धारा बिजली की आपूर्ति वोल्टेज बूंदों का उत्पादन न करे जो अन्य चरणों को प्रभावित करती है। इसके लिए सर्किट को अलग करने के लिए मुद्रित सर्किट बोर्ड के निशान को फिर से रूट करने या बिजली आपूर्ति की स्थिरता में सुधार के लिए समतल ज़मीन के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है।
वियुग्मन
एक बायपास कैपेसिटर का उपयोग अक्सर बिजली आपूर्ति या अन्य लाइन पर एसी सिग्नल या वोल्टेज स्पाइक्स से उप-परिपथ को अलग करने के लिए किया जाता है। एक बायपास कैपेसिटर उन संकेतों, या ट्रांज़िएंट से ऊर्जा को शंट कर सकता है, जो सब-सर्किट से पहले डिकूप किया जा सकता है, वापसी पथ पर। बिजली आपूर्ति लाइन के लिए, आपूर्ति वोल्टेज लाइन से बिजली आपूर्ति रिटर्न (तटस्थ) तक बाईपास कैपेसिटर का उपयोग किया जाएगा।
उच्च आवृत्तियों और क्षणिक धाराएं एक कैपेसिटर के माध्यम से सर्किट ग्राउंड के माध्यम से डिकूप्ड सर्किट के कठिन पथ के बजाय प्रवाहित हो सकती हैं, लेकिन डीसी कैपेसिटर के माध्यम से नहीं जा सकता है और डिकॉउंड सर्किट पर जारी रहता है।
एक अन्य प्रकार का डिकूप्लिंग सर्किट के एक हिस्से को स्विचिंग से प्रभावित होने से रोक रहा है जो सर्किट के दूसरे हिस्से में होता है। सब-सर्किट ए में स्विच करने से बिजली की आपूर्ति या अन्य विद्युत लाइनों में उतार-चढ़ाव हो सकता है, लेकिन आप सब-सर्किट बी को प्रभावित नहीं करना चाहते हैं, जिसका उस स्विचिंग से कोई लेना-देना नहीं है। एक डिकूप्लिंग कैपेसिटर सब-सर्किट ए और बी को डिकूप कर सकता है ताकि बी को स्विचिंग का कोई प्रभाव न दिखाई दे।
स्विचिंग उपसर्किट
एक उप-परिपथ में, स्विचिंग स्रोत से खींचे गए लोड करंट को बदल देगा। विशिष्ट बिजली आपूर्ति लाइनें अंतर्निहित अधिष्ठापन दिखाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप वर्तमान में परिवर्तन के लिए धीमी प्रतिक्रिया होती है। जब तक स्विचिंग घटना होती है तब तक आपूर्ति वोल्टेज इन परजीवी अधिष्ठापनों में गिर जाएगा। यह क्षणिक वोल्टेज ड्रॉप अन्य भारों द्वारा भी देखा जाएगा यदि लोड और बिजली आपूर्ति के आउटपुट के बीच अधिष्ठापन की तुलना में दो भारों के बीच अधिष्ठापन बहुत कम है।
अचानक चालू मांग के प्रभाव से अन्य सब-सर्किट को अलग करने के लिए, एक डीकपलिंग कैपेसिटर को सब-सर्किट के साथ समानांतर में, इसकी आपूर्ति वोल्टेज लाइनों में रखा जा सकता है। जब सब-सर्किट में स्विचिंग होती है, तो कैपेसिटर ट्रांसिएंट करंट की आपूर्ति करता है। आदर्श रूप से, जब तक कैपेसिटर चार्ज से बाहर हो जाता है, स्विचिंग इवेंट समाप्त हो जाता है, ताकि लोड बिजली की आपूर्ति से सामान्य वोल्टेज पर पूर्ण वर्तमान खींच सके और कैपेसिटर रिचार्ज कर सके। स्विचिंग शोर को कम करने का सबसे अच्छा तरीका एक पीसीबी को एक ढांकता हुआ सामग्री में बिजली और जमीन के विमानों को सैंडविच करके एक विशाल संधारित्र के रूप में डिजाइन करना है।
प्रतिक्रिया को बेहतर बनाने के लिए कभी-कभी कैपेसिटर के समांतर संयोजन का उपयोग किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि वास्तविक कैपेसिटर में पैरासिटिक इंडक्शन होता है, जो उच्च आवृत्तियों पर एक आदर्श कैपेसिटर से प्रतिबाधा को विचलित करने का कारण बनता है।[2]
क्षणिक भार वियुग्मन
क्षणिक (दोलन) जैसा कि ऊपर वर्णित है, विद्युत लोड डिकूप्लिंग की आवश्यकता तब होती है जब एक बड़ा भार होता है जो जल्दी से स्विच हो जाता है। प्रत्येक (डिकूप्लिंग) संधारित्र में परजीवी अधिष्ठापन उपयुक्त क्षमता को सीमित कर सकता है और स्विचिंग बहुत तेजी से होने पर उपयुक्त प्रकार को प्रभावित कर सकता है।
तर्क सर्किट अचानक स्विचिंग करते हैं (एक आदर्श लॉजिक सर्किट कम वोल्टेज से उच्च वोल्टेज पर तुरंत स्विच करेगा, जिसमें कोई मध्य वोल्टेज कभी भी देखने योग्य नहीं होगा)। इसलिए लॉजिक सर्किट बोर्ड में अक्सर प्रत्येक लॉजिक आईसी के करीब एक डीकॉप्लिंग कैपेसिटर होता है जो प्रत्येक बिजली आपूर्ति कनेक्शन से पास के मैदान से जुड़ा होता है। ये कैपेसिटर आपूर्ति वोल्टेज डिप्स के मामले में हर आईसी को हर दूसरे आईसी से अलग कर देते हैं।
इन कैपेसिटर को अक्सर प्रत्येक शक्ति स्रोत के साथ-साथ प्रत्येक एनालॉग घटक पर रखा जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि आपूर्ति यथासंभव स्थिर है। अन्यथा, खराब बिजली आपूर्ति अस्वीकृति अनुपात (पीएसआरआर) वाला एक एनालॉग घटक बिजली आपूर्ति में उतार-चढ़ाव को अपने आउटपुट पर कॉपी करेगा।
इन अनुप्रयोगों में, डिकॉप्लिंग कैपेसिटर को अक्सर बायपास कैपेसिटर कहा जाता है ताकि यह इंगित किया जा सके कि वे उच्च-आवृत्ति संकेतों के लिए एक वैकल्पिक मार्ग प्रदान करते हैं जो अन्यथा सामान्य रूप से स्थिर आपूर्ति वोल्टेज को बदलने का कारण होगा। जिन घटकों को करंट के त्वरित इंजेक्शन की आवश्यकता होती है, वे पास के कैपेसिटर से करंट प्राप्त करके बिजली की आपूर्ति को बायपास कर सकते हैं। इसलिए, इन कैपेसिटर को चार्ज करने के लिए धीमी बिजली आपूर्ति कनेक्शन का उपयोग किया जाता है, और कैपेसिटर वास्तव में बड़ी मात्रा में उच्च-उपलब्धता वर्तमान प्रदान करते हैं।
प्लेसमेंट
एक ट्रांसिएंट लोड डिकूप्लिंग कैपेसिटर को डिकूप्ड सिग्नल की आवश्यकता वाले डिवाइस के जितना संभव हो उतना करीब रखा जाता है। यह डिकूपिंग कैपेसिटर और डिवाइस के बीच लाइन इंडक्शन और श्रृंखला प्रतिरोध की मात्रा को कम करता है। संधारित्र और उपकरण के बीच कंडक्टर जितना लंबा होगा, उतना ही अधिक अधिष्ठापन मौजूद होगा।[3]
चूंकि कैपेसिटर अपनी उच्च-आवृत्ति विशेषताओं में भिन्न होते हैं, आदर्श रूप से डिकूपिंग में कैपेसिटर के संयोजन का उपयोग शामिल होता है। उदाहरण के लिए लॉजिक सर्किट में, एक सामान्य व्यवस्था है ~100 nF सिरैमिक प्रति लॉजिक IC (जटिल IC के लिए कई वाले), इलेक्ट्रोलाइटिक या टैंटलम संधारित्र (एस) के साथ कुछ सौ μF प्रति बोर्ड या बोर्ड सेक्शन तक।
उदाहरण उपयोग करता है
ये तस्वीरें पुराने मुद्रित सर्किट बोर्डों को छेद वाले कैपेसिटर के साथ दिखाती हैं, जहां आधुनिक बोर्डों में आमतौर पर छोटे सतह-माउंट कैपेसिटर होते हैं।
1980s Commodore 64 main board. Most of the "orange" round disc parts are decoupling capacitors.
1970s I1 parallel interface board for Electronika 60. The green rectangular parts are decoupling capacitors.
यह भी देखें
- सिरेमिक संधारित्र
- समतुल्य श्रृंखला अधिष्ठापन
- समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध
- फिल्म संधारित्र
- पसंदीदा नंबरों की ई-श्रृंखला
संदर्भ
- ↑ Don Lancaster, TTL Cookbook', Howard W. Sams, 1975, no ISBN, pp.23-24
- ↑ "Using Decoupling Capacitors". Cypress. 2017-04-07. Retrieved 2018-08-12.
- ↑ Capacitor Design Data, and Decoupling Placement, How-to on Leroy's Engineering Web Site
बाहरी संबंध
- Choosing and Using Bypass Capacitors – application note from Intersil
- Decoupling – decoupling guide for various frequencies by Henry W. Ott
- Power Supply Noise Reduction – how to design effective supply bypassing and decoupling networks by Ken Kundert
- ESR and Bypass Capacitor Self Resonant Behavior: How to Select Bypass Caps – article written by Douglas Brooks
- Circuit Board Decoupling Information – decoupling guidelines for various types of circuit boards
- Basic Principles of Signal Integrity – Altera whitepaper
- Bypass Capacitors, an Interview With Todd Hubing – by Douglas Brooks
