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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kapazität der Leitung


Autor: Norbert (Gast)
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Hallo,

inwiefern verlangsamt die Kapazität von Leitungen etc. die 
Geschwindigkeit der einzelnen Bits? Wie kann man sich das vorstellen?

Norbert

Autor: Otto (Gast)
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Hallo Norbert,

die Impulse werden verschliffen und sind dann nicht mehr "lesbar"

Otto

Autor: Nullpointer (Gast)
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Der sogenannte Kapazitaetsbelag (pf/m) erfordert Ladung, dh Strom zum 
Umladen. Zusammen mit dem Induktivitaetsbelag (nH/m) ergibt sich eine 
Signalgeschwindigkeit(Gruppengeschwindigkeit), die unterhalb der 
Lichtgeschwindigkeit ist. Die Gruppengeschwindigkeit ist Wurzel 
(Mu/Epsilon) oder aehnlich.

Autor: Norbert (Gast)
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d.h. wielange sollte man höchstens eine VCC-Leitung vom Schaltnetzteil 
machen, wenn dieses 3.3V ausspuckt? Bzw. wie macht man das, wenn man 
eine große Platine hat von 20cm Länge hat, auf deren einen Seite sich 
das Netzteil befindet und auf der anderen Seite z.B. noch weitere 
Platinen angeschlossen werden sollen? Wie legt man dann am besten VCC?

Bei GND wird diese deshalb wahrscheinlich sternförmig verlegt und die 
Masse von verschiedenen Punkten vom Gehäuse abgegriffen.

Norbert

Autor: Pico ... (polkompensierer)
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Norbert wrote:
> d.h. wielange sollte man höchstens eine VCC-Leitung vom Schaltnetzteil
> machen, wenn dieses 3.3V ausspuckt? Bzw. wie macht man das, wenn man
> eine große Platine hat von 20cm Länge hat, auf deren einen Seite sich
> das Netzteil befindet und auf der anderen Seite z.B. noch weitere
> Platinen angeschlossen werden sollen? Wie legt man dann am besten VCC?
>
> Bei GND wird diese deshalb wahrscheinlich sternförmig verlegt und die
> Masse von verschiedenen Punkten vom Gehäuse abgegriffen.
>
> Norbert

Also meiner Meinung macht das bei Gleichspg. und 20cm kaum was aus...
Würde aber am Ende (beim Abgriff von Vcc) nen Tiefpass, also einfach C 
gegen Masse schalten um eventuell Störeinkopplungen zu filtern, da 20cm 
Leitung ne gute Antenne ist :)

Autor: Norbert (Gast)
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ja ein 100nF Kondensator hängt bei mir an jedem VCC-Pin von jedem IC... 
aber das is doch eigentlich eine andere Geschichte, oder? Eher falls 
Spannungsschwankungen auftreten, dass dann trotzdem die 3.3V vorhanden 
bleiben oder 5V... aber ich mein eher, aufgrund der Länge der 
Leiterbahn, dass die 3.3V nicht mehr beim IC ankommen. Da hilft dann 
auch kein Kondensator mehr...

Norbert

Autor: holger (Gast)
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>aufgrund der Länge der
>Leiterbahn, dass die 3.3V nicht mehr beim IC ankommen. Da hilft dann
>auch kein Kondensator mehr...

Stimmt, dann machst du halt die Leitung dicker.

Autor: Pico ... (polkompensierer)
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Norbert wrote:
> ja ein 100nF Kondensator hängt bei mir an jedem VCC-Pin von jedem IC...
> aber das is doch eigentlich eine andere Geschichte, oder? Eher falls
> Spannungsschwankungen auftreten, dass dann trotzdem die 3.3V vorhanden
> bleiben oder 5V... aber ich mein eher, aufgrund der Länge der
> Leiterbahn, dass die 3.3V nicht mehr beim IC ankommen. Da hilft dann
> auch kein Kondensator mehr...
>
> Norbert



Naja, bei Spg.-Schwankungen kriegt du auch mit kurzen Leitungen einen 
ungenauen Spg.-Wert.
Ich hoffe du meinst keine Spg.-Schwankungen im kHz- Bereich :D

Falls die Spg. stabil bleiben soll, speise vorne einfach z.B.5V ein und 
vor dem Abgriff mit den Kondensatoren einen Widerstand + Z-Diode (z.B. 
mit 3.3V)...

Oder habe ich deine Frage nun überhaupt nicht mehr verstanden grübel

Autor: Matthias (Gast)
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...aufgrund der Länge der Leiterbahn, dass die 3.3V nicht mehr beim IC 
ankomme..

Das Problem bei längeren Leitungen ist eher die Induktivität:

Wenn du am Ende der langen Leitung ein schaltendes IC (zB µC) anklemmst, 
dann bircht die Leitung dynamisch mit JEDER Flanke deines µC-Taktes ein. 
Da hilft auch kein breiter machen der Leitung (die Breite der LBahn wird 
durch den statischen Strom festgelegt), sondern nur eine 
induktivitätsarme anbindung: Abblockkondensatoren direkt am Pin:

3V3,5V -------------------------------o------------------------->
           ===============DC=====\    |
                                 V    | 
---------
                                      o---o---------------------O Vcc
                                      |   |     /====AC===<<<<< |
                                  100nF  10µF   # Schleife      |   µC
                                      |   |     \====AC===>>>>> |
                                      o---o---------------------O GND
                                 V    | 
---------
          <<<<<<<=========DC======    |
GND ----------------------------------o------------------------->

Die Fläche, die mit "Schleife" dargestellt ist, also die Verbindung 
VccPin-BlockC-GND-Pin sollte so klein wie möglich sein! Dort fließt 
während des Schaltens ein kurzer sehr hoher Strom (AC im Bild)!
DIeser Strom fließt als (fasst idealer) Gleichstrom (DC im Bild) über 
die lange Leitung (Leiterbanhbreit). Wichtig ist auch, dass die 
Verbindung des Massepins mit der Masse(fläche) erst erfolgt, NACHDEM es 
am Abblock-C angeführt wurde! SOmit wird verhindert, dass der AC-Strom 
in der Masse(fläche) fließt (und Probleme bereiten könnte)...

Autor: Norbert (Gast)
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die abblockkondensatoren müssen sehr nahe an den µC ran.. was bringt der 
10µF Kondensator noch zusätzlich zum 100nF?

Autor: Falk (Gast)
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@ Norbert (Gast)

>die abblockkondensatoren müssen sehr nahe an den µC ran

Ja, 1cm und weniger.

>.. was bringt der 10µF Kondensator noch zusätzlich zum 100nF?

Grosse Kondensatoren (10uF) sind langsam, aber eben gross. Sie sind dazu 
da um langsame (einige Mikrosekunden) aber grosse Schwankungen (einige 
A) des Strombedarfs auszugleichen (puffern).

Kleine Kondensatoren (100nF) sind schnell aber eben klein. Sie sind dazu 
da um sehr schnelle (einige Dutzend Nanosekunden) aber kleine 
Schwankungen (einige hunder mA) des Strombedarfs auszugleichen.

MfG
Falk

Autor: Norbert (Gast)
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muss ich irgendwas beachten in diesem Zusammenhang, wenn ich eine LED 
anschließe?

Also in meinem Fall befindet sich die LED sehr weit weg vom 
Schaltnetzteil - ca. 40cm. Die LED wird selbst an keinen IC 
angeschlossen, sondern soll nur dem User zeigen, dass die zweite Platine 
mit der ersten über Flachbandkabel verbunden ist. Also die Spannung von 
der ersten Platine bei der zweiten ankommt.

Wie berechnet sich jetzt der Vorwiderstand, bzw. gibt es dann auch 
irgendeine Beschaltungsmnöglichkeit mit einem Kondensator?

Oder funktioniert es so, dass ich z.B. einen IC in der Nähe der LED 
habe, dort die Schaltung mit den beiden Kondensatoren installiere und 
die Spannung für die LED nach dem zweiten Kondensator abgreife und zur 
LED führe? Wie hoch muss ich in diesem Fall den Strom annehmen bei 3.3V 
VCC?

Norbert

Autor: chris (guest) (Gast)
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Bei kleinen C-s auf den Typ achten:
ich würde
   Keramik
nennen, da das "HF-taugliche C-s" sind, also "schnell".
(darf man das so schreiben/bezeichnen ?)


Gruss,
C.

Autor: Andreas W. (Gast)
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norbert.

bei einer LED nur im sekundenbereich schaltet spielt nur der Widerstand 
der Zuleitung eine Rolle. Den kann man berechnen, oder einfach mal 
messen. Diesen Widerstand ziehst du dann vom Vorwiderstand der LED 
einfach ab. Mehr braucht man da nicht zu beachten. Die LED wird dann 
zwar statt in sagen wir mal 100 ns in 1 µs angehen (Werte sind nur 
Hausnummern und keine tatsächlich gemessenden oder berechneten Werte).

Autor: Norbert (Gast)
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>bei einer LED nur im sekundenbereich schaltet spielt nur der Widerstand
>der Zuleitung eine Rolle.

gibt es da eine Formel mit der man sagen, kann bei der und der 
Leiterbahnlänge entsteht dieser Widerstand? So dass man das schon in der 
Planung (also Schaltplanentwurf) berücksichtigen kann?

Norbert

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Eine (Hochfrequenz-)leitung hat einen definiertem Wellenwiderstand, der 
sich aus dem oben genannten Kapazitäts- und Induktivitätsbelag 
berechnet.

Wellenwiderstand = Wurzel aus (Längsinduktivität/Querkapazität), die 
Länge kürzt sich dabei heraus.

Auch die Maßeinheiten stimmen, Henry=Sekunde mal Ohm, Farad= Sekunde 
durch Ohm, die Sekunde kürzt sich weg, und Ohm bleibt stehen.

Eine Verzögerung gegenüber der Lichtgeschwindigkeit kommt dann nur noch 
vom Dielektrikum Epsilon_r, der "Verkürzungsfaktor" des Kabels ist die 
Wurzel aus Epsilon_r. Für Leiterbahnen über Massefläche (Microstrip) 
wird ein "effektives" Epsilon angegeben, das sich aus der Mischung von 
Platinenmaterial und Luft ergibt.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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spezifischer Widerstand von Kupfer bei RT:
Formel für den Widerstand:
wobei l die Läge des Leiters und A der Querschnitt desselben ist...

Das gilt für Gleichspannung. Bei Wechselspannungen spielen der 
Induktivitäts- und Kapazitätsbelag eine Rolle, die nicht einfach zu 
ermitteln sind und die v.a. nicht allgemein angegeben werden können 
(zumindest nicht bei Leiterbahnen auf einer Platine).

Autor: Andreas W. (Gast)
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ja
http://de.wikipedia.org/wiki/Ohmscher_Widerstand#B...

brauchst aber den spezifischen Widerstand des "kabels" und den 
"richtigen" Querschnitt. Auf keinen Fall vergessen das der Strom zweimal 
durch die Leitung fließt, einmal hin zur LED und dann zurück.

der Strom durch die LED ist auch nicht so kritisch, ob nun 20 mA 
durchfließen oder nur 15 mA sieht man in der Regel nicht.

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