अपयुग्मन संधारित्र (डिकूप्लिंग कैपेसिटर)



विद्युतीय में, अपयुग्मन संधारित्र एक संधारित्र होता है जिसका उपयोग परिपथ के एक हिस्से को दूसरे से अलग करने के लिए किया जाता है (अर्थात विद्युत ऊर्जा को स्थानांतरित करने से रोकता है)। अन्य परिपथ तत्वों के कारण होने वाले नॉइज़ को संधारित्र के माध्यम से घुमाया जाता है, जिससे शेष परिपथ पर इसका प्रभाव कम हो जाता है। उच्च आवृत्तियों के लिए, एक वैकल्पिक नाम बायपास संधारित्र होता है क्योंकि इसका उपयोग बिजली की आपूर्ति या परिपथ के अन्य उच्च-प्रतिबाधा घटक को बायपास करने के लिए किया जाता है।

चर्चा
एक विद्युतीय प्रणाली के सक्रिय उपकरण (जैसे ट्रांजिस्टर, एकीकृत परिपथ, वेक्यूम - ट्यूब) के माध्यम से परिमित प्रतिरोध और अधिष्ठापन वाले परिचालकों के माध्यम से उनकी बिजली आपूर्ति से जुड़े होते है। 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 जाती है। यदि कई सक्रिय उपकरण बिजली की आपूर्ति के लिए एक सामान्य पथ साझा करते है, 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 होता है। जैसे - वोल्टेज स्पाइक्स या जमीन उछाल, उदाहरण के लिए - इसलिए एक की स्थिति में परिवर्तन उपकरण को बिजली आपूर्ति के सामान्य प्रतिबाधा के माध्यम से दूसरों के साथ जोड़ा जाता है। एकअपयुग्मन संधारित्र सामान्य प्रतिबाधा के माध्यम से बहने के अतिरिक्त क्षणिक धाराओं के लिए बाईपास पथ प्रदान करता है।

डिकूप्लिंग संधारित्र उपकरण के स्थानीय विद्युत क्षेत्र के रूप में काम करता है। संधारित्र को पावर लाइन और ग्राउंड के बीच परिपथ में रखा जाता है जिससे करंट दिया जाता है। संधारित्र धारा-वोल्टेज संबंध के अनुसार
 * $$i(t) = C \frac{d\,v(t)}{dt},$$

पावर लाइन और ग्राउंड के बीच वोल्टेज ड्रॉप के परिणामस्वरूप संधारित्र से परिपथ तक करंट निकलता है। जब संधारित्र सी अधिक बड़ा होता है, तो वोल्टेज ड्रॉप की स्वीकार्य सीमा को बनाए रखने के लिए पर्याप्त करंट की आपूर्ति की जाती है। संधारित्र ऊर्जा की एक छोटी मात्रा को स्टोर करता है जो संधारित्र को बिजली आपूर्ति परिचालकों में वोल्टेज में गिरावट के लिए क्षतिपूर्ति कर सकता है। अवांछित परजीवी तत्व (विद्युत नेटवर्क) प्रभावी श्रृंखला अधिष्ठापन को कम करने के लिए, छोटे और बड़े संधारित्र को अधिकांशतः समानांतर परिपथ में रखा जाता है, जो व्यक्तिगत एकीकृत परिपथ से सटे होते है (देखें )।

डिजिटल परिपथ में,अपयुग्मन संधारित्र तेजी से बदलती बिजली आपूर्ति धाराओं के कारण अपेक्षाकृत लंबे परिपथ निशान से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के विकिरण को रोकने में भी मदद करते है।

ऐसे स्थितियों में केवल संधारित्र को अलग करना पर्याप्त नहीं हो सकता है क्योंकि उच्च-ऊर्जा प्रवर्धक चरण निम्न-स्तर के पूर्व-एम्पलीफायर से जुड़ा होता है। परिपथ परिचालकों के विन्यास में सावधानी बरतनी चाहिए जिससे कि एक चरण में भारी धारा बिजली की आपूर्ति वोल्टेज बूंदों का उत्पादन न करे जो अन्य चरणों को प्रभावित करती है। इसके लिए परिपथ को अलग करने के लिए मुद्रित परिपथ बोर्ड के निशान को फिर से रूट करने या बिजली आपूर्ति की स्थिरता में सुधार के लिए समतल ज़मीन के उपयोग की आवश्यकता होती है।

वियुग्मन
एक बायपास संधारित्र का उपयोग अधिकांशतः बिजली आपूर्ति या अन्य लाइन पर एसी सिग्नल या वोल्टेज स्पाइक्स से उप-परिपथ को अलग करने के लिए किया जाता है। एक बायपास संधारित्र उन संकेतों, या ट्रांज़िएंट से ऊर्जा को घुमाया कर सकता है, जो सब-परिपथ से पहले वापसी पथ पर डिकूप किया जा सकता है। बिजली आपूर्ति लाइन के लिए, आपूर्ति वोल्टेज लाइन से बिजली आपूर्ति रिटर्न (तटस्थ) तक बाईपास संधारित्र का उपयोग किया जाता है।

उच्च आवृत्तियों और क्षणिक धाराएं एक संधारित्र के माध्यम से परिपथ ग्राउंड के माध्यम से डिकूप्ड परिपथ के कठिन पथ के अतिरिक्त प्रवाहित हो सकती है, लेकिन डीसी संधारित्र के माध्यम से नहीं जा सकता है और डिकॉउंड परिपथ पर जारी रहता है।

एक अन्य प्रकार का डिकूप्लिंग परिपथ के एक हिस्से को स्विचिंग से प्रभावित होने से रोक रहा है जो परिपथ के दूसरे हिस्से में होता है। सब-परिपथ ए में स्विच करने से बिजली की आपूर्ति या अन्य विद्युत लाइनों में उतार-चढ़ाव हो सकता है, लेकिन आप सब-परिपथ बी को प्रभावित नहीं करना चाहते है, जिसका उस स्विचिंग से कोई लेना-देना नहीं है। एकअपयुग्मन संधारित्र सब-परिपथ ए और बी को डिकूप कर सकता है जिससे कि बी को स्विचिंग का कोई प्रभाव न दिखाई दे।

स्विचिंग उपपरिपथ
एक उप-परिपथ में, स्विचिंग स्रोत से खींचे गए लोड करंट को बदल देता है। विशिष्ट बिजली आपूर्ति लाइनें अंतर्निहित अधिष्ठापन दिखाती है, जिसके परिणामस्वरूप धारा में परिवर्तन के लिए धीमी प्रतिक्रिया होती है। जब तक स्विचिंग घटना होती है तब तक आपूर्ति वोल्टेज इन परजीवी अधिष्ठापनों में गिर जाता है। यह क्षणिक वोल्टेज ड्रॉप अन्य भारों द्वारा भी देखा जाता है यदि लोड और बिजली आपूर्ति के आउटपुट के बीच अधिष्ठापन की तुलना में दो भारों के बीच अधिष्ठापन बहुत कम होता है।

अचानक चालू मांग के प्रभाव से अन्य सब-परिपथ को अलग करने के लिए, एकअपयुग्मन संधारित्र को सब-परिपथ के साथ समानांतर में, इसकी आपूर्ति वोल्टेज लाइनों में रखा जाता है। जब सब-परिपथ में स्विचिंग होती है, तो संधारित्र ट्रांसिएंट करंट की आपूर्ति करता है। आदर्श रूप से, जब तक संधारित्र चार्ज से बाहर हो जाता है, स्विचिंग इवेंट समाप्त हो जाता है, जिससे कि लोड बिजली की आपूर्ति से सामान्य वोल्टेज पर पूर्ण धारा खींच सके और संधारित्र रिचार्ज कर सके। स्विचिंग नॉइज़ को कम करने की सबसे अच्छी विधि एक पीसीबी को एक ढांकता हुआ सामग्री में बिजली और जमीन के विमानों को सैंडविच करके एक विशाल संधारित्र के रूप में प्रारूप देना होता है।

प्रतिक्रिया को बेहतर बनाने के लिए कभी-कभी संधारित्र के समांतर संयोजन का उपयोग किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि वास्तविक संधारित्र में पैरासिटिक प्रवेश होता है, जो उच्च आवृत्तियों पर एक आदर्श संधारित्र से प्रतिबाधा को विचलित करने का कारण बनता है।

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 परिपथ अचानक स्विचिंग करते है (एक आदर्श लॉजिक परिपथ कम वोल्टेज से उच्च वोल्टेज पर तुरंत स्विच करेगा, जिसमें कोई मध्य वोल्टेज कभी भी देखने योग्य नहीं होगा)। इसलिए लॉजिक परिपथ बोर्ड में अधिकांशतः प्रत्येक लॉजिक आईसी के करीब एकअपयुग्मन संधारित्र होता है जो प्रत्येक बिजली आपूर्ति कनेक्शन से पास के मैदान से जुड़ा होता है। ये संधारित्र आपूर्ति वोल्टेज डिप्स के स्थिति में हर आईसी को हर दूसरे आईसी से अलग करता है।

इन संधारित्र को अधिकांशतः प्रत्येक ऊर्जा स्रोत के साथ-साथ प्रत्येक अनुरूप घटक पर रखा जाता है जिससे कि यह सुनिश्चित किया जाता है कि आपूर्ति यथासंभव स्थिर होती है। अन्यथा, खराब बिजली आपूर्ति अस्वीकृति अनुपात (पीएसआरआर) वाला एक अनुरूप घटक बिजली आपूर्ति में उतार-चढ़ाव को अपने आउटपुट पर कॉपी करता है।

इन अनुप्रयोगों में,अपयुग्मन संधारित्र को अधिकांशतः बायपास संधारित्र कहा जाता है जिससे कि यह इंगित किया जाता है कि वे उच्च-आवृत्ति संकेतों के लिए एक वैकल्पिक मार्ग प्रदान करते है जो अन्यथा सामान्य रूप से स्थिर आपूर्ति वोल्टेज को बदलने का कारण होते है। जिन घटकों को करंट के त्वरित इंजेक्शन की आवश्यकता होती है, वे पास के संधारित्र से करंट प्राप्त करके बिजली की आपूर्ति को बायपास करते है। इसलिए, इन संधारित्र को चार्ज करने के लिए धीमी बिजली आपूर्ति कनेक्शन का उपयोग किया जाता है, और संधारित्र वास्तव में बड़ी मात्रा में उच्च-उपलब्धता धारा प्रदान करते है।

प्लेसमेंट
एक ट्रांसिएंट लोडअपयुग्मन संधारित्र को डिकूप्ड सिग्नल की आवश्यकता वाले उपकरण के जितना संभव हो उतना करीब रखा जाता है। यहअपयुग्मन संधारित्र और उपकरण के बीच लाइन प्रवेश और श्रृंखला प्रतिरोध की मात्रा को कम करता है। संधारित्र और उपकरण के बीच परिचालक जितना लंबा होता है, उतना ही अधिक अधिष्ठापन उपस्तिथ होता है।

चूंकि संधारित्र अपनी उच्च-आवृत्ति विशेषताओं में भिन्न होता है, आदर्श रूप से डिकूप्लिंग में संधारित्र के संयोजन का उपयोग सम्मलित होता है। उदाहरण के लिए लॉजिक परिपथ में, एक सामान्य व्यवस्था है ~100 nF सिरैमिक प्रति लॉजिक आईसी (जटिल आईसी 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 परिपथ बोर्डों को छेद वाले संधारित्र के साथ दिखाती है, जहां आधुनिक बोर्डों में सामान्यतः छोटे सतह-माउंट संधारित्र होते है।

यह भी देखें

 * सिरेमिक संधारित्र
 * समतुल्य श्रृंखला अधिष्ठापन
 * समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध
 * फिल्म संधारित्र
 * पसंदीदा नंबरों की ई-श्रृंखला

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