为什么将电阻器和电容器彼此叠放?


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我继承了前任的电荷放大器/整形电路。当他想制造一个具有电流到电压转换的低通滤波器时,他有一个标准电路,例如:

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

他将为R9C11制作一个脚印,并像这样将它们彼此焊接在一起:

具有堆叠反馈组件的PCB

他以这种方式设计电路有什么原因?我在其他任何地方都没有看到这种特殊技术。在我看来,从组装角度以及最小化电容器的反馈路径来看,这都是有问题的。就其价值而言,该电路旨在处理极短的(〜4ns)脉冲。


编辑:感谢您的深刻见解!实际上,在这种情况下,该电路的思想是加宽由PIN二极管产生的脉冲。电容器的COG为+/- 10%。

为了扩大我对此电路的困惑,我同意通过堆叠来改变寄生效应。但我应该提到,电容器和电阻器均为0603(如果从图中看不出来)。我曾想过,如果设计师担心寄生虫,那么他的第一步将是减小组件尺寸。

我正在纠正董事会的其他一些问题,并希望确保在此堆叠业务中我不会错过任何重要的事项。再次感谢您提供有用的见解。


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那肯定是应对杂散电感的一种方法……
Ignacio Vazquez-Abrams

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该电路的转折频率为40 kHz。我认为杂散电感不是这里的问题。但是,给定4 pF设计电容,则可能需要使杂散电容最小。我还要仔细查看布局特征,例如这些部分下方的接地切口以及连接到它们的电线。
Photon

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@EugeneSh。,除了丝印同时具有两个指示符。
Photon

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第一个问题是OPA846在增益低于7时不稳定,因此如果没有“电流”源的细节,这个问题对我来说似乎是致命的。工程师更有可能从出于其他原因使用它的设计中“学习”了这一技巧。
安迪(aka Andy)

2
@Seth-光电二极管具有3000 pF的自电容,这意味着设计电路的工程师不知道他在做什么-4 pF的值将是错误的,并且电路将遭受非常差的噪声值。4 pF应该高得多,现在不再需要将其放在电阻器的顶部。如果光电二极管约为40 pF,那么可能是有原因的,但当它为3000 pF时就没有原因!!!
安迪(aka Andy)

Answers:


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忘了40kHz-这种电路真的很喜欢在很高的频率下振荡-与几pF相比,反馈电阻在高频下几乎是开路(1M),放大器的增益带宽积为1.75GHz。在这方面,它类似于光电二极管跨阻放大器。更重要的是,您正在测量具有很高频率成分的输入。

在我看来,他想要最小化控制反相输入和4pF电容上的杂散电容值。在高频下(如4ns脉冲和放大器滚降所暗示),这基本上是一个电容性电路-输出电压是随时间积分的输入电流除以〜4pF。4pF反馈(集成)电容器(和放大器输入电容)不会比走线和焊盘的杂散电容大很多。甚至电阻器本身也可能使电容增加1%(假设0603)。

当然,这种情况有时会以“场增强”的形式出现(例如,放大器振荡,因此在反馈电阻器的顶部贴有一个电容),但是在这种情况下,这显然是故意的。


假设该电路用作跨阻放大器并且组件为0603,这是正确的。我目前的想法是,这是多余的,因为电容器为+/- 10%,由于0603引线,我们仅增加了1%。我想我们可以通过替换0402(甚至在低功耗的情况下甚至是0201)来进一步降低这一成本,或者您是否会想到还有其他好处?
赛斯

迹线和焊盘的电容可能比0603的微小的端到端电容大得多,但我怀疑这样做的好处实际上是微不足道的。
Spehro Pefhany,2016年

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正如@ IgnacioVazquez-Abrams所说,这是减少杂散电感的常见方法,杂散电感可能导致不必要的振荡。我实际上已经看到这种方法经常使用,尤其是在对过大电感和振荡更敏感的电路中。简而言之,它提高了滤波器的性能。

在杂散电感可能不是问题的较慢电路中,该方法仍可用于节省高密度设计中PCB上的空间。

对于生产而言,这当然不是理想的选择,因为我怀疑拾取和放置机器是否确实设计成可以做到这一点。我想这将必须手动完成,这会增加时间要求和成本。

尽管在您的特定示例中不是这种情况,但是该方法也可以用于微调电阻/电容值。如果电阻过高,可以在其顶部放置另一个电阻以减小等效电阻。同样,在另一个电容器上放置一个电容器会增加电容。


在转折频率为40 kHz的滤波器中,这种构造是否有意义?
Photon

嗯,也许只是为了节省空间。我已经编辑了答案。
DerStrom8 2013年

这是因为出于某种原因,他们使用4pF,并且他们需要它非常准确。否则带宽会有所不同
Gregory Kornblum

我已经看到smd电容器按标准程序在RF电路中加倍堆叠。手动添加一个到另一个的工作量很小。我用牙签将它们固定到位。钉住一端的焊锡,然后另一端,然后在两侧加焊锡,以形成牢固的连接。照片中的焊料看起来像锡/铅焊料一样非常有光泽。
Sparky256 '16

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@ Sparky256我并不是说手工很难,我只是说必须手工完成这一事实增加了组装过程所需的时间和成本。
DerStrom8 '16
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