Viele Hardware-Designer verwenden seit Jahren 100-nF-Entkopplungskondensatoren, ohne die in ihrer Leiterplatte enthaltenen Frequenzen zu analysieren. Dieser Wert wurde lange Zeit verwendet, gilt aber nur für Frequenzen unter 40 MHz.Heute gibt es viele Designs, die diese Frequenzen in ihren Signalen überschreiten, und daher sollte der in Entkopplungskondensatoren zu verwendende Wert überdacht werden.
Die elektronische Technologie hat sich in den letzten 20 Jahren stark verändert, die Arbeitsfrequenz erhöht und die Schaltzeiten digitaler Signale verkürzt. Dies zwingt uns, die Designtechniken für das Layout von Leiterplatten zusammen mit den Entkopplungsstrategien zu überdenken, um die Integrität der Signale und die Einhaltung der Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sicherzustellen.
Es ist wichtig zu verstehen, dass die Entscheidung über die Entkopplung von Kondensatoren nicht nur der Prozess der Platzierung von Kondensatoren neben ICs oder in der Stromversorgung ist, damit transiente Ströme aufgrund von Schaltvorgängen herausgefiltert werden.
Es geht um den Prozess der Auswahl ihrer Werte, ihrer Dielektrika und ihrer Kondensatorpositionen in kohärenter Weise mit dem Design des Leistungsbusses von der Stromversorgung bis zum Erreichen jeder der zu entkoppelnden Schaltungen.
Häufigkeiten und Zeiten zu berücksichtigen
Um das Entkopplungssystem in unserer Leiterplatte zu entwerfen, müssen wir seine maximalen Frequenzen und die minimalen Schaltzeiten der Signale berücksichtigen, die durch es zirkulieren werden. Aber für die Zwecke der Signalintegrität und der elektromagnetischen Verträglichkeit ist es bei dieser Analyse wichtiger, die minimalen Anstiegs- und Abfallzeiten digitaler Signale zu berücksichtigen als die maximale Grundfrequenz. Zum Beispiel die Frequenz der Mikrocontroller-Uhr oder ein anderes höherfrequentes Signal auf unserer Platine, das normalerweise die kürzesten Schaltzeiten hat. Zu Beginn der Aufgabe betrachten wir als einfaches Beispiel eine symmetrische Trapezwelle und sehen uns ihren harmonischen Inhalt und ihre Hüllkurve an.
Abbildung 1 zeigt sein Fourier-Spektrum und die Berechnungsformel für diese symmetrische Trapezwelle. Im Normalfall, wo die Anstiegszeit tr = ts viel kleiner ist als die Periode T des Signals, nimmt die harmonische Hüllkurve mit einer Steigung von -20dB/Dekade bis zum Punkt f = 1 / π tr ab, von da an steigt die Steigung bis -40 dB/Dekade. Ab diesem Punkt nimmt die Amplitude der folgenden Harmonischen erheblich ab. Dies zeigt, dass mit abnehmender Anstiegszeit die Energie der höherfrequenten Harmonischen zunimmt.
Wir müssen berücksichtigen, dass die Energie der Oberwellen des Signals mit der höchsten Frequenz, normalerweise mit der kürzesten Schaltzeit, diese Hüllkurve niemals überschreiten wird. Somit hilft uns diese Hüllkurve, die maximal möglichen Grenzen aller Frequenzen aller Harmonischen aller zirkulierenden Signale in unserer Leiterplatte zu kennen.
Beispielsweise ist bei tr = 1 ns der Wendepunkt: f = 1 / π tr = 1 / π 1*10¯9 9= 318,3 MHz.
Bei LVDS-Signalen mit tr = 300 ps werden Bandbreiten von 1 GHz erreicht, daher ist es günstig, die Technologie mit der niedrigsten Signalfrequenz und mit möglichst langen Anstiegszeiten zu wählen.
Softwaredesigner neigen dazu, die höchstmöglichen Taktraten von den schnellsten CPUs zu verlangen, ohne die Konsequenzen des Hardwaredesigns für EMV und Signalintegrität zu berücksichtigen. Praktischerweise wäre es zweckmäßig, bei den Berechnungen mindestens bis zur 7. Harmonischen zu berücksichtigen. Beispielsweise sollten wir bei einer Taktfrequenz von 50 MHz auf der PCI Frequenzen von mindestens 350 MHz in Betracht ziehen. Softwaredesigner neigen dazu, die höchstmöglichen Taktraten von den schnellsten CPUs zu verlangen, ohne die Konsequenzen des Hardwaredesigns für EMV und Signalintegrität zu berücksichtigen. Um diesem Trend Rechnung zu tragen, sollten Hardwaredesigner die Technologie mit der niedrigsten Signalfrequenz und den längstmöglichen Anstiegszeiten auswählen.
Entkopplungskondensatoren und ihre Anschlüsse
Ein wichtiger Aspekt beim Design der Leiterplatte ist die Strategie des allgemeinen Entkopplungssystems, bei dem die Frequenzen, die Schaltzeiten der Signale und das tatsächliche Verhalten der Kondensatoren berücksichtigt werden müssen.
Jeder reale Kondensator hat immer parasitäre Elemente (Serienwiderstand (ESR) und Serieninduktivität (ESL). Das wichtigste zu berücksichtigende parasitäre Element ist seine interne Serieninduktivität zusammen mit der Serieninduktivität aufgrund seiner Verbindungen zur Leiterplatte.
Abbildung 2 zeigt die Graphen der Impedanz als Funktion der Frequenz eines idealen Kondensators, eines realen Kondensators und eines realen Kondensators, der auf eine Leiterplatte gelötet ist. Im realen Kondensator hat der Ersatz-LC-Kreis eine Resonanzfrequenz:
fr = 1 / 2 π √ LC
Die charakteristische Impedanz eines echten Kondensators ist
w = 1 / √LC
Ausgehend von der Resonanzfrequenz ändert sich das Verhalten des Kondensators, je nachdem, ob es ideal oder real ist. Beim idealen Kondensator bleibt der Wellenwiderstand ab der Resonanzfrequenz minimal. Im realen Kondensator wird stattdessen die induktive Reaktanz wichtig und der Kondensator verhält sich nicht mehr wie eine Kapazität und ist äquivalent zu einer Induktivität. Bei der Resonanzfrequenz ist der Wellenwiderstand sehr klein und gleich dem äquivalenten Serienwiderstand (ESR), da sich die kapazitiven und induktiven Reaktanzen gegenseitig aufheben, da sie gleich sind und das entgegengesetzte Vorzeichen haben. Der ESR hat sehr niedrige Werte in der Größenordnung von 0,4 Ω. Aufgrund dieses sehr niedrigen Wertes ist bei der Resonanzfrequenz die Entkopplungswirkung maximal.
Unterhalb der Resonanzfrequenz verhält sich der eigentliche Kondensator als solcher korrekt. Der Kondensator fügt, wenn er mit der Leiterplatte verbunden ist, die Serieninduktivität der Verbindungen hinzu und verschiebt die Resonanzfrequenz nach unten. Daher ist es wichtig, den Kondensator mit sehr kurzen Leiterbahnen an die Leiterplatte anzuschließen, um seine Resonanzfrequenz so hoch wie möglich zu halten. Oberhalb der Resonanzfrequenz ist der Kreis induktiv und seine Impedanz steigt mit der Frequenz.
Die innere Induktivität eines oberflächenmontierten Entkopplungskondensators hat einen Wert von 1 bis 2 nH. Fügen Sie unter Berücksichtigung der Induktivität der Leiterbahnverbindungen und ihrer Durchkontaktierungen je nach Layout 5 bis 20 nH oder mehr hinzu. Ein Standard-Via ist etwa 0,7 nH. Darüber hinaus können die internen Verbindungen in der integrierten Schaltung (IC) bis zum Siliziumchip je nach Art des IC-Gehäuses eine Induktivität von 3 bis 15 nH aufweisen. Die Spurinduktivitäten auf der Leiterplatte unterliegen der Kontrolle des Designers. Es ist wichtig, sie zu reduzieren, indem man diese Leiterbahnen so kurz und so breit wie möglich macht, damit der Kondensator die minimale Gesamtserieninduktivität hat. Wir sehen also, dass die Serieninduktivität zwischen 10 nH und 40 nH variieren kann, obwohl sie typischerweise im Bereich von 15 bis 30 nH liegen kann. Wie wir bereits gesehen haben, begrenzt diese Induktivität die Wirksamkeit von Entkopplungskondensatoren.
Abbildung 3 zeigt die Impedanz als Funktion der Frequenz mehrerer Entkopplungskondensatoren (100, 10 und 1 nF), wenn jeder einzelne mit 12-mm-Leitern in Reihe geschaltet ist. Die gestrichelten Linien zeigen, wie sich ideale Kondensatoren verhalten würden, bei denen ihre Impedanz mit zunehmender Frequenz kontinuierlich abnimmt, vorausgesetzt, sie haben keine Reiheninduktivität. Die durchgezogenen Linien zeigen das Verhalten tatsächlicher Oberflächenmontage-(SMD)-Kondensatoren unter Berücksichtigung ihrer gesamten Reiheninduktivität, wobei die Induktivität ihrer Verbindungen hinzugefügt wird. Die Punkte mit der niedrigsten Impedanz sind diejenigen, die den Resonanzfrequenzen jedes der Kondensatoren mit ihren Verbindungen entsprechen. Der 100-nF-Kondensator hat unter diesen Umständen eine Resonanzfrequenz von etwa 4 MHz, was zu niedrig ist. Der 10-nF-Kondensator erreicht 30 MHz, was angesichts heutiger typischer Frequenzen immer noch niedrig ist. Der 1-nF-Kondensator trifft etwas über 100 MHz, akzeptabler. Indem wir eine bessere Leiterbahn erstellen und die Leiterbahnen verkürzen, um die Reiheninduktivität zu verringern, können wir eine höhere Resonanzfrequenz erzielen. Wir sehen also, dass ein einzelner 100- oder 10-nF-Entkopplungskondensator neben der integrierten Schaltung keine effektive Methode zum Entkoppeln digitaler Schaltungen bei Frequenzen über 40 MHz ist.
Aber machen Sie nicht den Fehler zu glauben, dass der Kondensator jenseits der Resonanzfrequenz völlig wirkungslos ist, nur weil die Induktivität seine Impedanz dominiert. Da die Gesamtimpedanz geringer ist als die Impedanz ohne den vorhandenen Kondensator, bietet der Kondensator ein gewisses Maß an Entkopplung, das ausgenutzt werden kann.
Entkopplungsstrategien
Lokalisiertes Leistungsrauschen aufgrund digitaler Schaltung und seiner Oberwellen kann zu Integritätsproblemen und zu starker elektromagnetischer Emission führen. Mögliche Lösungen für die Hochgeschwindigkeitsentkopplung können sein:
• Reduzieren Sie die Anstiegs- und Abfallzeiten digitaler Signale (schwierig).
• Transiente Ströme reduzieren (schwierig).
• Serieninduktivität der Entkopplungskondensatoren und deren Anschlüsse reduzieren (machbar).
• Verwenden Sie mehrere Entkopplungskondensatoren (einfach).
Die ersten beiden Lösungen bieten keinen signifikanten Unterschied zu den neuen Hochgeschwindigkeitstechnologien und sind daher schwache Lösungen und schwierig durchzuführen.
Das Reduzieren der Reiheninduktivität im Entkopplungskondensator ist eine bessere Lösung, löst aber allein nicht das Hochfrequenz-Entkopplungsproblem. Wenn wir uns die folgende Tabelle ansehen, sehen wir, dass wir selbst mit einer Induktivität von 10 nH (schwierig zu machen) und einem Kondensator von 1 nF eine Resonanzfrequenz von 50 MHz hätten, daher ist es nicht möglich, den zu bewegen Resonanzfrequenz mit einem einfachen realen Kondensator und dessen Anschluss bei Frequenzen über 50 MHz.
Bei Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz sind die wichtigsten Überlegungen, genügend Kapazität zu haben, um die Last für den erforderlichen Schaltstromtransienten bereitzustellen, und eine ausreichend niedrige Impedanz, um das durch das Schalten erzeugte Rauschen kurzzuschließen.
Oberhalb der Resonanzfrequenz kommt es vor allem auf eine niedrige Induktivität, eine niedrige Impedanz an, damit das entkoppelnde LC-Netzwerk ausreichend wirksam bleibt.
Ein einfacher Entkopplungskondensator liefert keine ausreichend niedrige Induktivität. Daher besteht die wirkliche Lösung bei Hochfrequenz darin, mehrere Kondensatoren zu verwenden. Es gibt drei Handlungsmöglichkeiten:
• Die Verwendung mehrerer Kondensatoren, alle mit dem gleichen Wert.
• Die Verwendung mehrerer Kondensatoren mit zwei unterschiedlichen Werten.
• Die Verwendung mehrerer Kondensatoren mit mehreren unterschiedlichen Werten, normalerweise im Abstand von einer Dekade.
Mehrere Kondensatoren mit dem gleichen Wert
Wenn mehrere LC-Netzwerke mit Kondensatoren gleichen Werts parallel geschaltet werden, ist die Gesamtkapazität gleich: Ct = n C , wobei C die Kapazität eines Kondensators und n die Anzahl paralleler Kondensatoren oder LC-Netzwerke ist. Die Gesamtinduktivität ist: Lt = L / n , wobei L die Serieninduktivität jedes Kondensators und seiner Verbindungen und n die Anzahl der LC-Netzwerke ist. Diese Gleichung ist nur richtig, wenn die Gegeninduktivität im Vergleich zur Induktivität jedes LC-Netzwerks vernachlässigbar ist. Um gegenseitige Induktivität zu vermeiden, müssen diese LC-Netzwerke physikalisch getrennt werden. Aus den obigen Gleichungen kann abgeleitet werden, dass eine Erhöhung der Anzahl von LC-Netzwerken den Kapazitätswert erhöht und den Induktivitätswert verringert, was die Entkopplungsleistung verbessert.
Die Voraussetzungen für eine effektive Entkopplung bei parallelen LC-Netzen sind folgende:
• Platzieren Sie alle Kondensatoren mit dem gleichen Wert, damit sie den transienten Strom gleichmäßig teilen.
• Jeder Kondensator sollte den IC unabhängig über verschiedene getrennte Leiterbahnen speisen, um eine gegenseitige Induktivität zu vermeiden, da dies den Induktivitätswert erhöhen könnte.
Abbildung 4 zeigt die Auswirkungen der Verwendung von 10 identischen realen 10-nF-Kondensatoren im Vergleich zu einem einzelnen realen 10-nF-Kondensator unter der Annahme, dass sie sich eine kleine Leistungsebene für eine gute Verdrahtung teilen. Die Verwendung identischer Kondensatoren vermeidet die Probleme von Parallelresonanzen oder Antiresonanzen, die auftreten, wenn Kondensatoren mit unterschiedlichen Werten verwendet werden, wie später noch zu sehen sein wird.
Abbildung 5 zeigt die Impedanz als Funktion der Frequenz für mehrere identische LC-Netzwerke parallel (1, 8 und 64 Kondensatoren), wobei die Gesamtkapazität in allen Fällen gleich 1 µF ist. Dadurch ist die Impedanz bei niedrigen Frequenzen sehr gering, weniger als 0,2 Ω von 1 MHz bis 1 GHz Bei 64 Kondensatoren beträgt die Impedanz weniger als 0,5 Ω von weniger als 1 MHz bis 350 MHz Eine große Anzahl von Kondensatoren gleich -Wert ist ein wirksames Mittel, um eine Entkopplung mit niedriger Impedanz zu erreichen, und ist über einen weiten Frequenzbereich wirksam. Diese Strategie ist sehr effektiv, wenn große Gehäuse in integrierten Schaltungen verwendet werden.
Mehrere Kondensatoren mit zwei verschiedenen Werten
In einigen Fällen kann die Verwendung von Entkopplungskondensatoren mit zwei unterschiedlichen Werten empfohlen werden, basierend auf der Theorie, dass der große Kapazitätswert bei niedrigen Frequenzen wirksam ist und der kleine Wert bei hohen Frequenzen wirksam ist. Wenn zwei verschiedene Kondensatorwerte verwendet werden, haben sie zwei verschiedene Resonanzfrequenzen gemäß Abbildung 6, was im Prinzip gut ist. Obwohl dies zutrifft, kann bei paralleler Anordnung von zwei Kondensatoren mit unterschiedlichen Werten ein Problem der Parallelresonanz oder Antiresonanz auftreten, das zwischen den beiden entkoppelnden LC-Netzwerken auftritt. Abbildung 6 zeigt die Impedanz eines 100-nF-Kondensators parallel zu einem 10-nF-Kondensator, beide mit einer Reiheninduktivität von 15 nH, wobei zwei von den beiden LC-Netzwerken erzeugte Resonanzfrequenzen dargestellt werden, eine bei etwa 4 MHz und die andere eine über 13 MHz, jedoch gibt es eine Parallelresonanz- oder Antiresonanzspitze über 10 MHz, was schlecht ist. Dieser Effekt wird durch die Antiresonanz zwischen den beiden Netzwerken verursacht. Die Berechnung der Antiresonanzfrequenz verwendet die gleiche Gleichung wie die früher vorgestellte Reihenresonanzfrequenz. Abbildung 7 zeigt, warum dies geschieht. Es stellt zwei LC-Netzwerke mit unterschiedlichen Kondensatorwerten dar, die zwischen den Leistungs- und Masseebenen angeschlossen sind. Wir müssen davon ausgehen, dass C1 viel größer als C2 ist und dass die beiden Induktivitäten gleich sind. Unterhalb der Resonanzfrequenz f < fr1 sind die beiden Netzwerke kapazitiv und die Gesamtkapazität ist die Summe von C1 und C2, aber sie ist praktisch ähnlich dem größten Wert C1. Daher hat der kleine Kondensator C2 praktisch keinen Einfluss auf das Entkopplungsnetzwerk. Oberhalb der Resonanzfrequenz f > fr2 sind beide Netzwerke induktiv und die Gesamtinduktivität ist gleich den beiden parallel geschalteten Induktivitäten oder der halben Induktivität, wenn sie getrennt sind, sodass sie keine gegenseitige Induktivität haben, da dies ihren Wert erhöhen würde. Dies verbessert die Entkopplung bei Frequenzen über fr2. Bei Frequenzen zwischen den beiden Resonanzfrequenzen der beiden Netzwerke ist das Netzwerk mit der größeren Kapazität induktiv und das Netzwerk mit der kleineren Kapazität kapazitiv. Das Ersatzschaltbild der beiden Netzwerke ist daher ein Kondensator parallel zu einer Induktivität, und dieses Parallelnetzwerk verursacht eine Antiresonanzspitze. Form, Amplitude und Ort hängen von der Differenz zwischen den Werten der Kondensatoren, ihrer ESL, ihrem ESR und ihrer Verbindung ab. Wenn die beiden Werte ein Verhältnis von zwei zu eins haben, wird die Amplitude der Resonanzspitze auf einen akzeptablen Wert reduziert. Das größte Problem tritt auf, wenn die Kondensatoren um eine Größenordnung oder mehr unterschiedliche Werte haben. Daher können wir schließen:
• Das kleine Kondensatornetzwerk hat praktisch keinen Einfluss auf das Entkopplungsverhalten bei Frequenzen unterhalb von fr1.
• Bei Frequenzen über fr2 verbessert sich die Entkopplung, da die Induktivität abnimmt.
• Die Entkopplung wird bei einigen Frequenzen zwischen den beiden Resonanzfrequenzen aufgrund der Antiresonanzfrequenzspitze tatsächlich schlechter, was unerwünscht ist.
• Aus diesem Grund gibt es keine wesentliche Verbesserung der Entkopplungsleistung bei hohen Frequenzen, wenn ein Kondensator mit niedrigem Wert hinzugefügt wird. Tatsächlich ist die Entkopplungsleistung zwischen 50 und 200 MHz schlechter.Abbildung 8 zeigt die Impedanz über der Frequenz von 4-LC-Entkopplungsnetzwerken. Zum Vergleich: Einer mit 10 identischen Kondensatoren parallel (wie in Abbildung 4) und die anderen bestehen aus 100-nF-, 10-nF- und 1-nF-SMD-Kondensatoren mit jeweils einer Gesamtreiheninduktivität von 2 nH. Zwischen den Resonanzfrequenzen der drei Kondensatoren können Antiresonanzspitzen entstehen. Wenn passende Kondensatoren verwendet werden, verschwindet diese unerwünschte Möglichkeit.
Mehrere Kondensatoren mit mehreren unterschiedlichen Werten
Unter bestimmten Umständen ist es ratsam, genügend Kondensatoren mit mehreren Werten zu verwenden, die typischerweise um Jahrzehnte beabstandet sind, wobei die Theorie angewendet wird, dass die durch die Resonanzfrequenzen der verschiedenen Werte erzeugten Mehrfachimpedanzen von Vorteil sind, da sie eine niedrige Impedanz bieten einen größeren Frequenzbereich. Bei Verwendung von Entkopplungskondensatoren mit unterschiedlichen Werten können jedoch Antiresonanzspitzen auftreten.
Abbildung 9 zeigt diese Resonanzen und Antiresonanzen unter Verwendung von 10 Kondensatoren mit Werten zwischen 100 und 1 nF, die geeignet angeordnet sind, um eine Verringerung ihrer Induktivität zu erhalten, die L/n entspricht. Es wird immer noch mit den 10 identischen Kondensatoren parallel dargestellt (wie Abbildung 4). Zum Vergleich wird deutlich, dass die Verwendung von 10 identischen und nahen Kondensatoren eine niedrigere Impedanz erreicht als die Verwendung des gemeinsamen Netzwerks von Werten von 1 bis 100 nF (unter 12 MHz und von 60 bis 150 MHz). Oberhalb von 150 MHz ist die Impedanz beider Alternativen gleich. Wie zu sehen ist, werden an verschiedenen Stellen Antiresonanzen erzeugt. Wenn einige Oberschwingungen des Systemtakts nahe an den Frequenzen dieser Spitzen liegen, nimmt das Rauschen auf dem Leistungsbus zu. Es sollte auch beachtet werden, dass die Amplitude der Antiresonanzspitzen mit der Frequenz zunimmt.
Am Ende wäre die Empfehlung, mehrere Kondensatoren zu verwenden, aber alle mit dem gleichen Wert, da diese Konfiguration gut funktioniert und weniger Antiresonanzpunkte hat als die Verwendung mehrerer unterschiedlicher Werte.
Betrachtet man das Konzept, eine große Anzahl von Kondensatoren mit dem gleichen Wert bis an die Grenze zu verwenden, kann gefolgert werden, dass die Entkopplungskapazität eine unendliche Anzahl von Kondensatoren mit unendlich kleinem Wert wäre, anstatt diskrete Kondensatoren zu verwenden.
Dies entspricht einer Stromversorgungsebene über einer Masseebene, die einen praktischen Wert von 15 pF/cm2 hat. Oberhalb von 50 MHz reicht dieser Kapazitätswert jedoch nicht mehr aus, weshalb der Kapazitätswert erhöht werden muss, indem der Abstand zwischen den Ebenen verringert oder die Dielektrizitätskonstante der gedruckten Schaltung erhöht wird, oder wie immer Entkopplungskondensatoren hinzugefügt werden.
Hierarchie im Entkopplungssystem
Auf der Ebene der Leiterplatte (PCI) muss eine Hierarchie in der Struktur des Entkopplungssystems hergestellt werden. Abbildung 10 zeigt das Blockdiagramm der Entkopplungsstruktur auf PCI-Ebene. Von der Stromversorgung zu jedem der integrierten Schaltkreise, wo es digitale Kommutierungen gibt, nehmen die Werte der Induktivitäten der Verbindungen zwischen jedem der Blöcke ab. Wir sehen also, dass die Induktivitäten, die so klein wie möglich sein sollten, diejenigen sind, die sich zwischen dem nächstgelegenen Kondensator und der integrierten Schaltung und zwischen den Stromversorgungs- und Masseebenen und dem IC befinden. Wenn wir uns vom CI entfernen, steigt der Wert der Induktivität innerhalb akzeptabler Grenzen: Lflats < Ltrack < Lvia < Lgeneral < Lsource. Von der Stromversorgung zum IC nehmen die Werte der in jedem der Entkopplungsblöcke verwendeten Kondensatoren ab. Im Gegenteil, die Entladegeschwindigkeit dieser Kondensatoren nimmt mit Frequenzen von Gleichstrom bis 1 GHz zu.
In jedem Entkopplungsblock muss die Art der Entkopplung von den oben erläuterten betrachtet werden, abhängig von den zu entkoppelnden Frequenzen anhand der entsprechenden Anstiegszeiten tr, abhängig von den verwendeten Technologien. Die Ladung Q zu den Kondensatoren wandert nicht mit hoher Geschwindigkeit von der Stromversorgung direkt zum IC, und daher ist es notwendig, diese Entkopplungshierarchie einzurichten.
Bei jeder Entkopplungsstufe ist die Entladung immer schneller als die Ladung der entsprechenden Kondensatoren. Um eine Kommutierung auszuführen, wird die vom IC benötigte Ladung von den Leistungs- und Masseebenen (die einen verteilten Kondensator bilden) und von seinem nächstgelegenen Kondensatorblock genommen.
Dieser Block wird vom vorherigen Kondensatorblock wieder aufgeladen und so weiter, bis er die Stromversorgung erreicht. Die Kapazitätswerte sollten innerhalb der gewählten Kapselung so hoch wie möglich sein, um einen niedrigen ESR und ESL mit dem maximalen Kapazitätswert zu optimieren.
Wenn die Kondensatoren nebeneinander angeordnet sind, müssen sie ihre Anschlüsse an Leistung und Masse abwechseln, um die Gesamtinduktivität zu verringern. Die Konfiguration, sie alle in derselben Richtung mit Strom und Erde zu verbinden, hat eine höhere Induktivität.
