Hallo!
Ich betrete mit Elektronik Neuland und hänge momentan beim Verständnis
vom usbasp Schaltplan an der Stelle fest, wo 2 Kondensatoren parallel
geschaltet sind. Wofür ist das gut?
Nach allem was ich bis jetzt recherchieren konnte bewirkt das nur, dass
nach Trennung von der Stromquelle noch die Schaltung noch ein bisschen
Strom bekommt?! Aber wofür sollte das gut sein?
Danke euch ;-)
So ganz fit bin ich bei dem Thema zwar auch net, aber der 100nF sollte
ein Keramikkondensator zum Entstören sein und der 10uF sollte die
Gleichspannung weiter glätten, bzw. Spannungsschwankungen ausgleichen
oder anders ausgedrückt der 100 nF glättet (filtert) die hochfrequenten
(Wechselstrom) und der 10µF die niederfrequenten Spannungsschwankungen,
damit ein Gleichstrom ohne Störungen herauskommt.
> Und warum ist das so?
Das kann man leider mit ein paar dürren Worten nur schlecht erklären, es
hat hauptsächlich damit zu tun, dass die Kondensatoren keine idealen
Bauelemente ohne parasitäre, störende Eigenschaften sind.
Mit steigender Kapazität macht sich schon bei immer niedigeren
Frequenzen die Serieninduktivität eines Kondensators bemerkbar und
verschlechtert die Eigenschaft, Strom aufnehmen und wieder abgeben zu
können zunehmend.
Im Wiki sollte mehr dazu zu finden sein.
Puh. Ich sollte mir glaube ich ein ordentliches Buch zulegen. Danke für
eure Hilfe... aber ich bin noch immer recht verwirrt. Vor allem der Link
von Lothar Miller hat mich ein wenig irritiert...
räusper Wohl gehört das hier nicht her, aber was ist denn eine
geeignete Lektüre für Dummies? ;-)
Wenn der IC kurzzeitig mehr Strom zieht,
fällt die Spannung ab, was zu vermeiden ist.
In diesen kurzen Zeiten (µs-Bereich) wird
die Schaltung vom 100nF-Kondensator gespeist.
Dieser sollte möglichst nahe an den Stromanschlüssen
des ICs platziert werden und jeder IC bekommt
einen eigenen Kondensator.
Weil die Versorgungsspannung (Gleichspannung)
aus dem Stromnetz (Wechselspannung) erzeugt wird,
gibt es Spannungsschwankungen im 100Hz-Takt.
Um diese auszugleichen braucht man den 10µF.
Dieser gehört sich nach den Spannungsregler
bzw. an den Anschluss des Steckernetzteils.
Funktionsweise (bei beiden gleich):
1. Der Kondensator wird auf 5V aufgeladen.
2. Die Spannung geht kurz herunter auf z.B. 4,8V.
3. Der Kondensator versorgt die Spannung weiterhin mit 5V.
4. Bevor der Kondensator leer wird und auch dort die
Spannung niedriger wird, ist die Versorgungsspannung wieder bei 5V.
Wundervoll! Also sind in diesem Fall die Kondensatoren "Buffer"?!
Das wurde wie ich sehe bereits gesagt, aber nun realisiere ich es
erst...
Und warum sind genau diese Kapazitäten notwendig? Wie berechne ich
diese?
Warum sind das genau 2 Kondensatorem in dieser Anordnung?
Würde ein Kondensator nicht das Selbe leisten wenn es einen mit der
Kapazität von C1+C2 gäbe?
Um da richtig durchzublicken muss du versuchen dir Wissen zum Thema
Wechselstrom-Ersatzschaltbilder, parasitäre Effekte und EMV aneignen.
Dass ein Kondensator oder eine KEiterbahn Eigenschaften eines
Widerstands und deiner Induktivität haben kann, ein Mikrocontroller für
Nano- oder Mikrosekunden Ströme von einigen Ampere "ziehen" kann und
dabei Störsignale mit breitem Frequenzspektrum und hohen Frequenzen
entstehen etc. ist nicht mal eben so auf Wikipedia nachzulesen. Das
lernt manch ein E-Techniker im 3. oder 4. Semester.
Du könntest evt. auf Seiten von Unis nach passenden Skripts suchen.
Weniger umfangreich als Bücher aber oft kurz und bündig.
P.S.: Keramikkondensatoren haben aufgrund ihrer Bauweise und des
verwendeten Dielektrikums ganz andere Eigenschaften als ein
Elektrolytkondensator wie z.B. eine wesentlich geringere Induktivität
und tendentiell geringeren Serienersatzwiderstand... daher ist er besser
geeignet hohe Frequenzen zu filtern.
Ebenfalls spielt die geringere Kapazizät dabei eine Rolle.
Ein Elko wird i.d.R bei ein paar hundert kHz oder MH einfach nur warm
:).
Wie gesagt: Lesen bildet :)
Hallo Sven,
>Wundervoll! Also sind in diesem Fall die Kondensatoren "Buffer"?!
Ja genau.
>Und warum sind genau diese Kapazitäten notwendig?
Sind sie garnicht. Du kannst auch vollkommen andere verwenden. Es müssen
eben nur die richtigen sein...
>Wie berechne ich diese?
Oft werden diese garnicht berechnet, sondern man verwendet gerne
grundsätzlich 100nF bei jedem oder jedem zweiten Chip. Andere verwenden
immer 47nF Kondensatoren, wieder andere 10µF Kondensatoren.
>Warum sind das genau 2 Kondensatorem in dieser Anordnung?
Meistens reicht einer. Wenn nicht, nimmt man gerne zwei oder auch drei.
Die Idee der Parallelschaltung ist die, daß jeder Kondensator für einen
bestimmten Frequenzbereich otpimal funktioniert.
Beim Entkoppeln wird viel nach Gefühl gemacht, Sven. Selten wird
wirklich etwas berechnet...
Kai
@ Kai Klaas,
> Beim Entkoppeln wird viel nach Gefühl gemacht, Sven. Selten wird> wirklich etwas berechnet...
Wenn die Schaltungen anspruchsvoller werden (High Speed, FPGAs mit
vielen Spannungsebenen etc.) kommt man damit nicht weit. Hier muss man
rechnen ...
> Meistens reicht einer. Wenn nicht, nimmt man gerne zwei oder auch drei.> Die Idee der Parallelschaltung ist die, daß jeder Kondensator für einen> bestimmten Frequenzbereich otpimal funktioniert.
Das Problem hiermit ist bei ungünstiger (nicht berechneter !) Wahl der
Kondensatorkapazitäten das Parallelresonanzen auftreten können - quasi
ein Ozillator !
Das ganze ist aber wie bereits erwähnt nur für wirklich schnelle
Schaltungen ein Thema, die AVRs kommen i.d.R. ohne Kondensatorgruppen
zum Abblocken aus. Hier reicht ein C wohl aus.
Gruss Uwe
> Hier reicht ein C wohl aus.
Einer ist besser als keiner ;-)
Der sollte aber sinnvoll angeschlossen sein.
> Hier reicht ein C wohl aus.
Aber was ist mit Avcc?
Hallo Lothar,
> Einer ist besser als keiner ;-)
Genau, und viel hilft viel ;-)
> Der sollte aber sinnvoll angeschlossen sein.
Das ist doch selbstverständlich.
>> Hier reicht ein C wohl aus.> Aber was ist mit Avcc?
Wenn du alle 10Bit des ADCs nutzen willst (ja, ich weiß, das letzte Bit
zappelt ganz ordentlich), dann ist eine Kombination von 100nF und ein
10µF C ok. Allgemein gesagt sollten die Werte der Kondensatoren aber
möglichst weit auseinanderliegen, um das bereits erwähnte
Parallel-Resonanzproblem zu vermeiden.
Gruss Uwe
@ Noch ein Gast (Gast),
> Ihr redet von "Entkoppeln", aber das ist doch nicht der Sinn und Zweck> der Kondensatoren!? Darauf muss man nur bei der Anordnung achten oder???
Doch, genau das ist der Sinn dieser Cs. Sie entkoppeln die Powerplane
von den IC Pins. Der beim Schalten (im innern der ICs) enstehende hohe
Strombedarf soll primär von den Cs abgefangen werden um den Ripple auf
der Vorsorgungsschiene möglichst gering zu halten.
Gruss Uwe
Hallo Uwe,
>Das Problem hiermit ist bei ungünstiger (nicht berechneter !) Wahl der>Kondensatorkapazitäten das Parallelresonanzen auftreten können - quasi>ein Ozillator !
Vollkommen richtig! Hier reagiert oft die Kapazität des kleinen
Kondensators mit der Induktivität des großen und gibt unter Umständen
ein gewaltiges Impedanzmaximum, wo praktisch keine Entkopplungswirkung
mehr besteht.
Man kann diese gefürchteten Resonanzen unterdrücken, wenn der größere
Kondensator genügend Serienwiderstand hat zur Bedämpfung. Deswegen ist
beispielsweise ein radialer (!) 10...100µF
Aluminiumelektrolyt-Kondensator + 100nF keramisch eine gute Kombination,
oder auch 2,2µF Tantal + 100nF keramisch.
Katastrophal wäre beispielsweise 4700µF axial + 10n keramisch. Schlecht
ist auch 10n keramisch + 1n keramisch + 220pF keramisch. Da keramische
Kondensatoren sehr niedrige Innenwiderstände besitzen, gibt es hier oft
katastrophale Impedanzmaxima.
Heute sollte man, wenn es geht, auf solche Parallelschaltungen
unterschiedlicher Kondensatoren verzichten und lieber einen keramischen
High-Cap verwenden, der in winziger Ausführung (z.B. 0805) Kapazitäten
bis weit über 10µF liefert. Dann hat man beides, niedrige
Serieninduktivität durch kleine SMD-Bauform und große Kapazität. Falls
die Induktivität noch zu hoch ist, kann man auch zwei identische solcher
keramischen High-Caps parallelschalten. Bei identischen Kondensatoren
gibt es in der Regel keine störenden Resonanzen.
Kai
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