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- ELETTRONICA OGGI 432 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2013
COVERSTORY
sione è necessario fare un’approssimazione, dal
momento che l’esatta induttanza di collegamento
del carico può cambiare a seconda della vicinan-
za relativa dei conduttori positivo e negativo. Nella
maggior parte dei casi, se i cavi non sono intrec-
ciati è possibile modellarli con un induttore da 833
nH/m.
Combinando l’effetto di resistenza e induttanza,
si ha:
Ovviamente, questo risultato finale di 1,375 V non
può essere accettato. Come già menzionato, l’anel-
lo di regolazione della tensione di alimentazione
sente questo transitorio di tensione e regola l’usci-
ta dell’alimentatore del valore necessario al fine di
mantenere una tensione stabile a 2,5 V sulla scheda
di prova. Questo processo può tuttavia durare fino
a un millisecondo, anche con un alimentatore di
buona qualità. L’effetto induttivo dei conduttori può
essere mitigato mantenendo molto vicini i condutto-
ri di alimentazione, legandoli insieme in corrispon-
denza di più punti o semplicemente intrecciandoli.
L’intreccio dei conduttori fornisce inoltre l’ulteriore
vantaggio di una migliore immunità ad altri campi
magnetici che potrebbe essere presente a causa di
altri conduttori di carico soggetti a elevati transitori
di corrente. I conduttori intrecciati possono essere
modellati con un induttore da 567 nH/m. Questo in-
duttore comprende gli effetti induttivi di entrambi i
conduttori positivo e negativo. Rifacendo i calcoli
con i cavi intrecciati (twist), si ottiene:
Sebbene la caduta di tensione sia migliore rispetto
a prima, il risultato finale non è ancora accettabi-
le. Ulteriori miglioramenti possono essere ottenuti
mettendo in parallelo più linee di cavi. Ad esempio,
mettendo in parallelo quattro gruppi di cavi intrec-
ciati, la resistenza e l’induttanza si riducono di un
fattore quattro.
L’obiettivo dei 100 mV è ancora fuori mano, soprat-
tutto se si considera che l’alimentatore contribui-
sce con un’ulteriore caduta di tensione transitoria
in risposta alla variazione della corrente in uscita.
L’uso di cavi particolari, ad esempio cavi coassia-
li personalizzati o cavi piatti, ridurrebbe l’effetto
induttivo anche fino a 33 nH/m, ma queste scelte
sono costose e non altrettanto disponibili. Ciò im-
pone la presenza di un accumulatore di energia a
bassa impedenza molto vicino alla scheda di prova.
Uso di un condensatore di bypass locale
L’alimentatore non riesce a compensare abbastan-
za in fretta la caduta di tensione sui conduttori di
carico e nemmeno la sua caduta interna, pertanto
è necessaria una fonte locale di energia, come illu-
strato in figura 2. I condensatori offrono una bassa
impedenza alle alte frequenze e fanno da comple-
mento all’alimentatore, che invece offre una bassa
impedenza alle basse frequenze. Sono disponibili
diverse tecnologie di condensatori e può essere
difficile trovare il componente giusto o la corretta
combinazione di componenti. I condensatori cera-
mici sono adatti per offrire un bypass ad alta fre-
quenza e bassa tensione. Ma nonostante i recenti
progressi tecnologici dei condensatori ceramici,
essi non riescono a eguagliare l’elevata densità e
i bassi costi dei condensatori elettrolitici in allumi-
nio e dei condensatori elettrolitici allo stato solido
in polimero conduttivo. La resistenza equivalente
serie della rete di bypass è un parametro importan-
te poiché tale rete è in serie con il condensatore e
può significativamente ridurre l’efficacia della rete
di bypass. La scelta del condensatore a più bassa
tensione permetterà anche di avere un condensa-
tore con la minima resistenza equivalente serie e la
massima densità di capacità.
L’interazione tra l’anello di controllo della tensione
di alimentazione, la rete di carico e il condensatore
di bypass può essere un po’ complessa. Introdu-
cendo qualche approssimazione, si può agevolare
la scelta della capacità iniziale del condensatore.
Procedimento:
1.
Calcolare l’impedenza di picco della rete
Determinare l’impedenza di picco (Z
p
) desiderata
della rete dei conduttori di carico e la capacità di
bypass utilizzando la seguente espressione:
