¿Los condensadores de desacoplo se deben colocar antes o después del circuito de PCB?

Fuente de la imagen: usuario de Flickr wgossett (CC BY 2.0)

En mi experiencia trabajando con equipos de ingenieros en proyectos de diseño de placas de circuito impreso (PCB), inevitablemente llega un punto en el que los cerebros de la sala empiezan a discrepar entre sí. En algunos casos, está claro quién tiene razón. Sin embargo, como suele ocurrir en los oficios técnicos, también hay ocasiones en las que no está claro (y la diferencia se achaca a "estilos diferentes").

Un desacuerdo que he encontrado entre los ingenieros eléctricos es que la mejor práctica es colocar un condensador de desacoplo o bypass "antes del" en la placa de circuito impreso. Algunas personas son tan acérrimas seguidoras de la regla "antes del " que incluso complican el diseño de la placa de circuito impreso para conseguirlo. Creo firmemente en los principios de diseño de "menos es más", y valoro la simplicidad y la elegancia del diseño por encima de este tipo de reglas. Sin embargo, ¿hay algo de cierto en esta obsesión por la colocación de condensadores de desacoplo? Veámoslo más de cerca.

Las mejores prácticas para la ubicación del condensador de desacoplo

Con seguridad eres un buen ingeniero y recuerdas lo que hace un condensador de desacoplo, pero por si acaso no lo recuerdas, te refresco la memoria. Un condensador de desacoplo o bypass se utiliza para conducir una corriente alterna alrededor de un componente o grupo de componentes. Se encarga del ruido, ayudando a crear una señal de corriente continua (CC) más limpia. Al cortocircuitar las señales de CA a tierra, se elimina eficazmente cualquier ruido de CA en una señal de CC. Las variaciones de tensión en los circuitos digitales pueden causar graves problemas de calidad, y han sido la perdición de muchos diseños de microcontroladores. El condensador de desacoplo, también a veces denominado condensador de filtro, amortigua la CA o el ruido producido por la fluctuación de la tensión.

Aunque la colocación de los condensadores de desacoplo es importante, la regla empírica de colocarlos antes del circuito ha sido definitivamente exagerada por algunos diseñadores. Mientras el condensador esté cerca del circuito, absorberá el ruido producido en un circuito integrado (CI) y evitará variaciones de tensión en la red de alimentación. En lugar de preocuparse por la secuencia adecuada del circuito, seguir las mejores prácticas para la colocación del condensador de desacoplo puede ayudar a facilitar un proceso mucho más fluido.

Utilizar el lado inferior de la placa

Los condensadores de bypass pueden colocarse en la parte inferior de la placa de circuito impreso, creando espacio extra para vías y trazas de fanout. (Recordatorio: una vía, acceso de interconexión vertical, es una conexión eléctrica que atraviesa un plano de capas adyacentes).

Tener en cuenta el tamaño del capacitor

Los condensadores de desacoplo o bypass actúan como reserva de corriente, compensando las caídas de tensión VCC liberando su carga cuando la tensión cae. El factor determinante en la carga que se proporciona, y la capacidad de llenar esa caída, es el tamaño del condensador. Ten en cuenta que al aumentar el tamaño del condensador de desacoplo, esto también puede afectar significativamente a tu diseño.

Entender la relación entre frecuencia y tamaño del condensador de desacoplo o bypass

Al planificar tus diseños, es importante tener en cuenta la relación inversa entre la frecuencia del rizado (o variación de corriente) y el tamaño del condensador. Si conoces el aspecto de este rizo, podrás determinar el tamaño necesario del condensador de desacoplo. Para los rizos más complejos, puede que necesites emplear diferentes condensadores de bypass de la fuente de alimentación para las diferentes frecuencias con las que estés tratando.

Dedica más tiempo a los elementos de diseño que te gustan

Una extensión de cable actuará como una antena y atraerá el ruido de los campos magnéticos cercanos, por lo que no es mala idea colocar un condensador en ambos extremos para ayudar a controlar la perturbación.

¿Cuál es la moraleja de la historia? Trate de no fanatizarse con la ubicación de los condensadores y enfóquese en los detalles que importan. ¿Colocar los condensadores antes o después del circuito? En la mayoría de los casos, no es algo en lo que se deba perder la calma. En lugar de preocuparse por eso, dé importancia a la naturaleza del rizo de su CI, y planifique adecuadamente el tamaño, la cantidad y la ubicación del condensador de derivación.

¿Cuál es la moraleja? No hay por qué estresarse con la colocación de los condensadores de bypass y hay que centrarse en los detalles que realmente importan. ¿Colocar los condensadores de desacoplo antes o después del circuito? En la mayoría de los casos, no hay por qué perder la calma. En su lugar, piensa seriamente en la naturaleza del rizado de tu circuito integrado y planifica en consecuencia el tamaño, el número y la colocación de los condensadores de descoplo.

Independientemente de si eres un un diseñador de PCB que sigue la regla de "antes del circuito" o "después del circuito", Altium Designer puede ayudarte a pasar más tiempo en los elementos de diseño en los que disfruta.