Trennung von analoger und digitaler Spannung

>mein Problem ist nun das ich nicht die Werte der Kondensatoren weiß.
>Da ich ja keine Ahnung habe ab wann die Induktiv werden.
Das ist auch pauschal gar nicht so genau zu sagen.
Je nach Typ, Aufbau usw. gibt es da Unterschiede. Aber bei deinen max. 
100kHz tun es normale Elkos oder Tantal ganz gut, für einen weiten 
Frequenzbereich würde ich
- einen Eimer (10-100µF) Elko/Tantal
- einen keramischen mit 100-500nF (X7R)
- einen keramischen mit ca. 1-10nF (auch X7R) wählen

Dann bist du locker bis mehrere hundert MHz gut dabei.

Die Entkopplung mit den 10 Ohm ist natürlich dann kritisch, wenn deine 
Schaltung etwas mehr Strom benötigt. Statt der Rs würden auch Ls ganz 
gut passen, die sind dann bei höheren Frequenzen noch hochohmiger und 
für DC deutlich niederohmiger.

Wenn du es genau wissen willst, dann lade dir das kostenlose Kemet-Spice 
herunter - der Hersteller Kemet hat hier seine Palette an Cs mit 
Spice-Modellen implementiert und du kannst auch die ESR- und 
Impedanzkurve von mehreren parallel geschalteten Cs dir ausgeben lassen.

>Such mal nach "AGND" im Forum, die Frage gibt es in etwa 1000x ...
Selbst wenn da 1000x von getrennten GNDs die Rede ist:
Den GND würde ich nicht trennen, sondern eine große Massefläche machen! 
Man sollte allerdings bei der Anordnung der BE auf einer Platine darauf 
aufpassen, dass die Rückströme (der Signale und der Versorgung) nicht 
zwischen analog und digital durcheinanderlaufen. Also: schön räumlich 
trennen! Allenfalls noch einen geeigneten Schlitz in diese Massefläche 
machen, über diesen aber keine Signalleitungen führen dürfen.

danke =)
ja ich möchte so circa 200mA aus dem ganzen ziehne...d.h.: der 
Widerstand muss sehr sehr klein sein...Induktivität wäre vll doch besser 
aber da hab ich dann keine Ahnung wie ich dann zu den Kondensator - 
Werten komm bzw. auf die Impedanzkurve.

lg

und was meinst du mit einem Eimer Tantal Kos??mehrere einfach oder wie?
hab mir nun auch das Programm downgeloaded aber weiß nicht ob das für 
meine Anwendung sinnvoll ist.
lg ferdinand

gut danke =)
also e was oben gesagt wurde von HildeK.
lg

das mit dem Eimer hätt ich noch gerne gewusst.
Ob er meine einfach mehrere davon.
lg ferdinand

Hallo,

also ich habe vor ca. 1 Jahr bei einem EMV-Seminar gehört, dass es 
völlig falsch sei, für unterschiedliche Frequenzen unterschiedliche 
Kondensatoren parallel zu schalten. Dann entsteht nähmlich das Problem, 
das Resonazen zwischen den Kondensatoren auftreten und diese Frequenzen 
dann ganz schlecht nur gedämpft werden. Besser wäre es mehrere gleiche 
Kondensatoren parallel zu schalten um dadurch bessere 
Dämpfungseigenschaften zu erzielen.

mfg
Tobias

also davon weiß ich nichts...
muss ich mal rücksprache halten!
lg

ja das weshalb verstehe ich.....
da ja jeder Kondensatortyp (Tantal, Folien, Kermaik) für verschiedene 
Frequenzbereiche gedahct sind.
das heißt laut meiner SChaltung habe ich einen Tiefpass.
Ab einer bestimmten Frequenz wirkt z.B.: der Tantal Kondensator sehr 
stark induktiv und ==> ich hätte einen Hochpass.
Dies kann ich nicht gebrachen und deswegen soll der nächste Kondensator 
wirken (z.B.: nach Tantal ein Folien KO).
wichtig ist natürlich auch das je nach Frequenzbereich die richtigen 
Kapazitäten verwendet werde.
lg

ok..das heißt es ist zimelich komplexer als ich dachte, ich werde es 
jetzt so machen das ich eine induktivität nehme statt den R und dann 2 
Tantalkondensatoren und dann 2 Folienkondenstoren mit Kapazität immer 
kleiner werdend. Denn ich glaube dass dies für meine Andwendung reicht.
Ich bin noch Schüler und ich glaube das so am besten ist weil wie ich 
gerade sehe ist die EMV eine eigene und komplexe welt.
lg

>das mit dem Eimer hätt ich noch gerne gewusst.
Zugegeben - Slang :-). Ich meinte einfach einen großen Kondensator, der 
ev. eine nicht zu schnelle aber größere Stromspitze bedienen kann.
Das kann einer sein oder auch mehrere parallel. Das kannst du z.B. davon 
abhängig machen, ob du für einen großen genug Bauhöhe hast.

>und dann 2
>Tantalkondensatoren und dann 2 Folienkondenstoren mit Kapazität immer
>kleiner werdend.
Die Kondensatoren sollten hohe Verlustfaktoren haben - und dafür sind 
Folienkondensatoren gerade nicht bekannt. Deshalb mein Vorschlag mit 
Keramikkondensatoren vom Typ X7R. Am besten als SMD und mit kürzesten 
Leiterbahnlängen angebunden.
Kondensatoren hoher Güte (= kleiner Verlustfaktor) bergen die Gefahr 
eines Resonanzkreises mit der Spule.

>... gerade sehe ist die EMV eine eigene und komplexe welt
Das ist wohl wahr.

Ich kenne nicht die Parameter deines digitalen Schaltungsteils 
(Technologie, Taktfrequenz, mögliche Subharmonische etc.). Auf jeden 
Fall ist der Quelle ev. Störungen und sollte deshalb gut 
entkoppelt/abgeblockt sein. Und du solltest auch darauf achten, dass die 
Signal-Rückströme (über den GND) nicht den Weg durch den jeweils anderen 
Schaltungsteil nehmen (können).

>also ich habe vor ca. 1 Jahr bei einem EMV-Seminar gehört, dass es
>völlig falsch sei, für unterschiedliche Frequenzen unterschiedliche
>Kondensatoren parallel zu schalten.
Mag sein, dass dies manche behaupten. Seit ich vor ca. 15 Jahren mit 
dieser Methode angefangen habe, digitale Schaltungen zu entkoppeln, war 
die Stromversorgung und deren Entkopplung (ebenso die Auswirkungen auf 
die EMV) kein Thema mehr. Es gehörte aber auch ein wenig Know-How im 
Layout dazu.

Hallo Tobias,

>also ich habe vor ca. 1 Jahr bei einem EMV-Seminar gehört, dass es
>völlig falsch sei, für unterschiedliche Frequenzen unterschiedliche
>Kondensatoren parallel zu schalten. Dann entsteht nähmlich das Problem,
>das Resonazen zwischen den Kondensatoren auftreten und diese Frequenzen
>dann ganz schlecht nur gedämpft werden. Besser wäre es mehrere gleiche
>Kondensatoren parallel zu schalten um dadurch bessere
>Dämpfungseigenschaften zu erzielen.

Ja, diese Resonanzen sind gefürchtet, da die Entkopplungswirkung bei den 
Resonanzfrequenzen, also bei den Impedanzmaxima, fast verschwindet. Im 
Anhang ist ein schönes Beispiel dafür zu sehen.


@Ferdinand

Was verwendest du denn, bedrahtete Bauteile oder SMD?


Kai Klaas

also ich verwende SMD (SM) Bauteile.
also das problem ist das ich ja nicht weiß mit welchen Frequenzen die 
Störungen auftreten also kann ich das nicht so genau sagen.
Ich will 5V DC und alles andere nicht =)
lg

also wird es nicht so sein das die Frequenz der Störung genau 400MHz 
ist.
lg

Hallo Ferdinand,

>also ich verwende SMD (SM) Bauteile.

Ersetze die Serienwiderstände durch eine Serienschaltung aus SMD-Ferrit 
und Widerstand. Dann erhälst du eine gewisse Dämpfung bei niedrigen 
Frequenzen durch den Widerstand und eine besonders hohe Filterwirkung 
durch den SMD-Ferrit.

Ich habe sehr gute Erfahrungen gemacht mit folgendem SMD-Ferrit:

http://www.we-online.de/katalog/media/pdf/742792651.pdf

Würth-Elektronik ist sehr freundlich, da bekommst du sicher ein paar 
Muster.

Dieser SMD-Ferrit hat ein hervorragendes Impedanzverhalten und ist vor 
allem hochstromfähig. Das heißt, daß die Impedanz auch bei größeren 
Strömen nicht gleich zusammenbricht, also der Ferrit nicht gleich in die 
Sättigung geht. Diesen Ferrit kann ich dir wärmstens empfehlen.

Für die Kondensatoren nehme ich in der Regel 10µF/16V/X5R/0805-Typen von 
Murata oder Taiyo Yuden. Im Gegensatz zu den SMD-Ferriten ist hier der 
Hersteller unerheblich, da sich die Kondensatoren kaum unterscheiden.
Wenn du diesen Typ nicht bekommen kannst, dann nimm einen Typ mit etwas 
kleinerer Kapazität und schalte zwei davon parallel. Wichtig ist die 
Nennspannung von 16V, sonst hast du zuviel Kapazitätsverlust und das "X" 
in der Keramikmasse. Also, X7R, X5R, X5S sind geeignet, aber nichts mit 
einem "Y" am Anfang!
Und die Bauform ist wichtig! Unbedingt 0805 verwenden.

Jetzt muß noch der Serienwiderstand in Serie zum SMD-Ferrit bestimmt 
werden. Der SMD-Ferrit verhält sich bei niedrigen Frequenzen wie eine 
1,5µH Induktivität. Das kannst du direkt aus dem Impedanzschrieb 
ablesen. Mit der Kapazität bildet der SMD-Ferrit eine Serienresonanz, 
die es zu bedämpfen gilt. Hier gilt die Daumenregel, daß R > SQRT(2L/C) 
sein sollte, also R > SQRT(2 x 1,5µH / 10µF) = 0,5 Ohm. Mit einem 2,2 
Ohm Minimelf liegst du also auf der sicheren Seite.

Du kannst natürlich den 2,2 Ohm Widerstand vergrößern, wenn die 
Spannungsabfälle an diesem Widerstand vertretbar sind. In digitalen 
Schaltungen möchte man sie so klein wie möglich halten, aber in 
Analogschaltungen kann man durchaus 0,1...0,2 Volt zulassen. In 
OPamp-Schaltungen sieht man teilweise Widerstände bis zu 100 Ohm.

Kai Klaas

Hallo Ferdinand,

ok, da wir jetzt wissen, daß ein 1MHz Dc-Dc-Wandler entstört werden muß, 
nimmst du besser diesen SMD-Ferrit

http://www.we-online.de/katalog/media/pdf/742792097.pdf

und schaltest bei Bedarf mehrere in Reihe. Die Induktivität bei 
niedrigen Frequenzen ist ungefähr 8µH, also solltest du den 
Serien-Widerstand dann besser auf 4R7 erhöhen.

Ein Elko parallel zu dem 10µF/X5R bringt dir bei 1MHz praktisch nichts 
mehr, da die Impedanz des Elkos um mindestens eine Größenordnung höher 
liegt.

Kai Klaas

ja aber laut meiner Schaltung erkennt man das ich eigentlich gar keinen 
Widerstand verwenden will da das einen Spannungsabfall heißt den ich auf 
jeden fall vermeiden möchte.
lg

aja eine Frage noch...was hat der genannte Ferrit für einen R bei DC?
lg

@ Kai Klaas: dard die Spannung auch größer als 16V sein oder kleiner?
weil mit 16V und 0805 finde ich bei meinen lieferanten keine 1nF Cs!
lg

weil das heißt ja nicht das ich sie dann mit mehr Spannung betreiben 
muss wenn beim Kondensator U=50V steht oder?könnten ja trotzdem auch 5V 
sein.
oder ist dann die Kapazität nicht mehr dieselbe?
lg

Hallo Ferdinand,

>aja eine Frage noch...was hat der genannte Ferrit für einen R bei DC?

Hast du das Datenblatt, das ich beigefügt habe, gelesen?

>dard die Spannung auch größer als 16V sein oder kleiner?
>weil mit 16V und 0805 finde ich bei meinen lieferanten keine 1nF Cs!

Vergiß diese komplizierte Parallelschaltung aus 100µF, 1µF, 47n und 3n3. 
Die bringt überhaupt nichts und wird deshalb von Profis auch nicht 
verwendet. Die 100µF haben bei 1MHz keinerlei Wirkung und um eventuelle 
100Hz Ripple zu filtern, fehlt dir sowieso die Serienimpedanz. Schalte 
zwei von den empfohlenen keramischen Highcaps parallel (und meinetwegen 
auch noch den 100µF Elko) und verwende die SMD-Ferrite und du erhälst 
ein hervorragende Dämpfung. Du versteifst dich viel zu sehr auf diese 
Kondensatoren. Die Induktivität ist letztlich das entscheidende Bauteil 
hier!

>ja aber laut meiner Schaltung erkennt man das ich eigentlich gar keinen
>Widerstand verwenden will da das einen Spannungsabfall heißt den ich auf
>jeden fall vermeiden möchte.

Willkommen im richtigen Leben! Ohne eine Dämpfung erhälst du eine 
ausgeprägte Resonanz. Hat dir das deine Simulation nicht gezeigt? Der 
Ersatzserienwiderstand der Elkos kann ein bißchen zur Dämpfung 
beitragen, das ist richtig. Aber ob das reicht...

Kai Klaas

Nachtrag:

>oder ist dann die Kapazität nicht mehr dieselbe?

Genau. Schau mal in einem Datenblatt über X7R und X5R Kondensatoren, wie 
die Kapazität von der DC Spannung abhängt.

Kai Klaas

ja danke ich bin aber kein Profi...also...

und die Serienimpedanz fehlt mir nicht weil eine Induktivität hat bei 
höheren Frequenzen sehrwohl eine Impedanz.
lg

Hallo Ferdinand,

>und die Serienimpedanz fehlt mir nicht weil eine Induktivität hat bei
>höheren Frequenzen sehrwohl eine Impedanz.

Hier ging es um eventuelle 100Hz Störungen vom Netzteil.

Was willst du denn für eine Induktivität einsetzen?

Kai Klaas

also ich erkläre kurz die Anwendung.
Ich habe einen DC DC Wandler der mit 1MHz arbeitet.
am Ausgang habe ich 5V und damit versorge ich den analogen Teil eines 
Audio Codec und die OPVs für das Audio Filter bzw. Verstärker.
nun weiß ich nicht wirlich welche Störungen hier auftreten können aber 
wie mir wer erklärte ist es wichtig das die Störungen die beim digitalen 
Teil der Schaltung und die Störungen die vom Wandler kommen können von 
der analogen Versorgung entkoppelt werden müssen.
welche Induktivität ich einsetzen will weiß ich noch nicht...das ist 
noch etwas das mir etwas rätselhaft ist.
aber weiß nur das eine Induktivität sinnvoll wäre da es für die 5V DC 
keine bzw. eine sehr geringe Impedanz wäre ==> kein bzw. geringer 
Spannungsabfall.
die Impedanz steigt umso größer f ist und das ist ja gut weil die hohen 
Frequenzen (Störungen) möchte ich ja dämpfen.
lg ferdinand

hier das Datasheet des DC DC Wandlers falls es interessiert.
lg

Hallo Ferdinand,

>welche Induktivität ich einsetzen will weiß ich noch nicht...das ist
>noch etwas das mir etwas rätselhaft ist.

Die Problematik bei den Induktivitäten ist, daß sie auch noch weit über 
1MHz wie eine Induktivität wirken müssen, was sie in der Regel nicht 
tun. Wicklungskapazitäten bewirken bei einer 10µH Drossel 
beispielsweise, daß über 20...30MHz das Ding seine Induktivität verliert 
und wie ein Kondensator aussieht.

Deshalb ist es hier für dich von größter Wichtigkeit, einen SMD-Ferrit 
zu verwenden, wie ich ihn dir vorgeschlagen habe, da dieser bis weit 
über 100MHz, ja bis in den GHz-Bereich hinein eine Dämpfungswirkung 
zeigt.

Kai Klaas

ist ok super danke =)
aber denkst du das sonst die Schaltung funktionieren würde.
Ich mein für LAyouten hab ich mir schon tipps dazu geholt aber vom 
prinzip her müsste diese Schaltung eigentlihc alle Störungen 
größtenteils fernhalten oder??
danke für dein super Hilfe =)
lg

ist meine Schaltung so unrealistisch das ich keine Antwort mehr 
bekomme??
sorry bin ein bisschen ungeduldig.
=) lg

Hallo Ferdinand,

>ist meine Schaltung so unrealistisch das ich keine Antwort mehr
>bekomme??

Entschuldigung, daß ich noch etwas anderes tun wollte an diesem Abend...

Ich weiß ja nicht, warum die anderen nicht antworten wollen, aber ich 
würde die Filterung einfach ganz anders realisieren: Mit dem 
DC-DC-Wandler würde ich eine Spannung von 8V erzeugen und mit einem 
nachgeschalteten 7805 eine Feinregelung durchführen. Damit bekommst du 
alle tieffrequenten Störungen weg, besser als mit jedem LRC-Filter, und 
die höherfrequenten Störungen würde ich mit einem einfachen Pi-Filter 
mit einer Grenzfrequenz um die 50kHz (siehe anderer Thread) zwischen 
DC-DC-Wandler und dem 7805 wegfiltern. Dann kannst du auch problemlos 
Spannungsabfälle an dem Serienwiderstand zulassen, da der 7805 sie für 
dich ausregelt.

Kai Klaas

ahmmm eigentlich will ich gar keinen Rs verwenden sondern nur die 
Induktivität.
ach Gott meine ganze Schaltung für die Diplomarbeit ist fertig nur die 
Entkopplung fehlt mir noch und frisst viel mehr Zeit als ich dachte.
ein HF Mensch hat mir das OK für diese Schaltung gegeben.
wobei ich befürchte das sie einige Probleme birgt.
eigentlich ist das ganze nur so blöd da ich einen Akku verwende und 
dadurch auf die Leistung achten muss weil wenn ich ja normale 
Fixspannungsregler nehmen würde hätte ich die Probleme nicht, doch 
leider verbratet mir der zu viel Leistung.
==> wurden mir DC DC Wandler empfohlen und nun hat sich das Problem mit 
dem Entkoppeln gegeben.
lg

ahmmm eigentlich will ich gar keinen Rs verwenden sondern nur die
Induktivität.
ach Gott meine ganze Schaltung für die Diplomarbeit ist fertig nur die
Entkopplung fehlt mir noch und frisst viel mehr Zeit als ich dachte.
ein HF Mensch hat mir das OK für diese Schaltung gegeben.
wobei ich befürchte das sie einige Probleme birgt.
eigentlich ist das ganze nur so blöd da ich einen Akku verwende und
dadurch auf die Leistung achten muss weil wenn ich ja normale
Fixspannungsregler nehmen würde hätte ich die Probleme nicht, doch
leider verbratet mir der zu viel Leistung.
==> wurden mir DC DC Wandler empfohlen und nun hat sich das Problem mit
dem Entkoppeln gegeben.
lg

Hallo Ferdinand,

>ach Gott meine ganze Schaltung für die Diplomarbeit ist fertig nur die
>Entkopplung fehlt mir noch und frisst viel mehr Zeit als ich dachte.
>ein HF Mensch hat mir das OK für diese Schaltung gegeben.
>wobei ich befürchte das sie einige Probleme birgt.

Hast du denn überhaupt schon Probleme festgestellt, die dir der 
DC-DC-Wandler macht? Vielleicht ist ja alles ok?

Kai Klaas

da bin ich genau der Meinung von Lothar Miller also das ich die Probleme 
erst feststellen kann wenn die Schaltung läuft, jedoch ist es nun mal so 
das es sehr oft ist das ein DC DC Wandler Störungen liefert.