Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie kommt man auf die 100nF


von Gerd F. (gerd_f)


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Hallo,

wie errechnen sich eigentlich die 100nF die man üblicherweise immer an 
VCC gegen GND vor die ICs hängt. Gilt das nur für die 5V ICs oder werden 
100nF auch bei ICs mir 1.8V oder 12V genommen?

Gruss
Gerd

von Helmut L. (helmi1)


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Gerd F. schrieb:
> wie errechnen sich eigentlich die 100nF die man üblicherweise immer an
> VCC gegen GND vor die ICs hängt. Gilt das nur für die 5V ICs oder werden
> 100nF auch bei ICs mir 1.8V oder 12V genommen?

Da wird nix gerechnet. Das ist ein Standardwert. Ueblich sind 10 .. 
100nF.

von Gerd F. (gerd_f)


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Aha, Danke.

von Bürovorsteher (Gast)


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Nimm es als gegeben hin. Ja auch bei kleineren Spannungen nimmt man 
diesen Wert. 100 nF sind in großen Mengen am billigsten zu bekommen, 
weil sie so oft genommen werden. 47 nF sind teurer, weil sie nicht so 
oft eingesetzt werden, würden es aber genausogut tun.
Ein sich selbst aufschaukelnder Prozess sozusagen.
Ich nehme 100 nF in X7R mit 16 V in Bauform 0603, weil ich die 
hinterhergeworfen bekomme.

von Hannes L. (hannes)


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Es kommt nicht so genau auf die 100 nF an, sondern auf niedrigen ESR 
bzw. gute Impulsbelastbarkeit.

Vielschicht-Keramik-Kondensatoren sind dazu bestens geeignet und in SMD 
(Chip-Kerko) auch recht günstig. Sie sollen lediglich den impulsförmigen 
Strombedarf der Digital-ICs so decken, dass keine Spannungseinbrüche auf 
den Versorgungsleitungen entstehen. Ich betrachte sie nicht als Teil der 
Schaltung, sondern Teil der Platine.

...

von Ansgar K. (paulderbademeister)


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Die Berechnung erfolgt in der Weise, dass der Kondensator zusammen mit 
den Induktivitäten durch Gehäusebauform und Zuleitung einen 
Serienschwingkreis bildet, der für Störungen einer bestimmten Frequenz 
eine geringe Impedanz aufweist. Bei anspruchsvolleren Anwendungen sollte 
man da tatsächlich etwas Hirnschmalz investieren.

Für die meisten Probleme ist es wohl aber so, dass man mit den 10nF - 
100nF ziemlich gut den richtigen Bereich erwischt und das ganze 
durchzurechnen mehr Aufwand als Verbesserung bringt, vor allem da 
langsame digitale Schaltungen ziemlich robust sind.

von Gerd F. (gerd_f)


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Hmm 0603 trau ich mich nicht zu löten, habs zwar noch nich versucht, 
aber das ist schon sehr klein, machst Du das von Hand? Ich nehm immer 
die 1206, die sind noch angenehm zu verarbeiten.

Noch ne Frage zum INA138, der macht mir aus 0-60mv vom Messhunt einen 
Konstantstrom von 0-120 uA mit dem ich dann über ein Trimmer genau 2.5V 
für den 12bit ADC erzeuge. Macht es Sinn an die Messeingänge (60mv) auch 
diese 100nF zu hängen und das Messergebnis zu verbessern, oder bringt 
das nichts.

Grüsse
Gerd

von Hans M. (hansilein)


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Wahrscheinlich keine gute Idee, was für ein Signal hast du denn am 
Eingang?

von Gerd F. (gerd_f)


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Da wird nur der Lade und Entladestrom eines Bleiakku gemessen, keine 
Frequenz.

von MaWin (Gast)


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von tt2t (Gast)


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Noch was zum 100 nF:

Bei Schaltungen, die in "rauher" Umgebung arbeiten (Störungen etc), ist 
oft ein 1 nF parallel zum 100 nF hilfreich. Hat mir schon ein paarmal 
gut geholfen.

von Jutta (Gast)


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>Da wird nix gerechnet. Das ist ein Standardwert. Ueblich sind 10 ..
>100nF.

Naja, da hat man früher mal gerechnet und diesen optimal gefunden.

Interessanter Weise hat ja so ein 100nF Cap, wenn er mit kurzen 
Anschlüssen betrieben wird, mit rund 5MHz ziemlich genau dort sein 
Impedanzminimum, wo Mikroprozessoren wie der Z80 und 6502 ihre 
Colck-Frequenz hatten...

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Jutta schrieb:
>>Da wird nix gerechnet. Das ist ein Standardwert. Ueblich sind 10 ..
>>100nF.
>
> Naja, da hat man früher mal gerechnet und diesen optimal gefunden.

Ich denke, es war die größte Kapazität, die in jenen Jahren als
Keramikscheiben gefertigt werden konnte (in praktikabler Baugröße).

Keramik-Cs von 1 µF und mehr sind erst in den letzten Jahren so
richtig "in Mode" gekommen.

von MaWin (Gast)


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> Ich denke, es war die größte Kapazität, die in jenen Jahren als
> Keramikscheiben gefertigt werden konnte (in praktikabler Baugröße).

Nö.

Es war schon die Selektion nach dem optimalen Bauteil,
die halt heute teilweise überholt ist auf Grund steigender
Frequenzen, noch besserer Bauteile,
und trotzdem nicht geändert wird weil die allermeisten
"Elektroniker" gar nicht wissen, was das Teil macht,
und worauf es dafür ankommt.

von Helmut L. (helmi1)


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Jutta schrieb:
> Interessanter Weise hat ja so ein 100nF Cap, wenn er mit kurzen
> Anschlüssen betrieben wird, mit rund 5MHz ziemlich genau dort sein

Das haengt aber stark von der Bauform ab ob bedrahtet oder SMD.

Jörg Wunsch schrieb:
> Ich denke, es war die größte Kapazität, die in jenen Jahren als
> Keramikscheiben gefertigt werden konnte (in praktikabler Baugröße).

Stimmt. Anfang der 80er Jahre gab es nix groesseres. Auch waren die 
Kondensatoren damals verhaeltnismaessig teuer (ca. 0.30DM). Heute 
bekommt man ja eine 4000 Rolle 0603 fuer rund 10.- Euro

von Mine Fields (Gast)


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MaWin schrieb:
> weil die allermeisten
> "Elektroniker" gar nicht wissen, was das Teil macht,
> und worauf es dafür ankommt.

Allenfalls im Hobbybereich.

von Jutta (Gast)


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>Das haengt aber stark von der Bauform ab ob bedrahtet oder SMD.

Ich meinte natürlich die damals erhältlichen bedrahteten RM5 
Ausführungen, die so uf rund 10nH kamen.

>Stimmt. Anfang der 80er Jahre gab es nix groesseres.

Gab es da nicht auch schon die 220nF Sibatit von Siemens? Toller 
Impedanzverlauf, fast wie ein Tantal. Mein Gott, ist das lange her...

von frankman (Gast)


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Es soll aber heutzutage sogar Leute geben, die mit Hilfe einer Software 
(Silent) die richtigen Stützkondensatorwerte ausrechnen, bzw. 
simulieren.

von Helmut L. (helmi1)


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Jutta schrieb:
> Gab es da nicht auch schon die 220nF Sibatit von Siemens? Toller
> Impedanzverlauf, fast wie ein Tantal. Mein Gott, ist das lange her...

Kann sein aber auch die waren recht teuer damals. Da hat es sich noch 
gelohnt aus alten Platinen die Teile auszuloeten.

von Falk B. (falk)


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@  frankman (Gast)

>Es soll aber heutzutage sogar Leute geben, die mit Hilfe einer Software
>(Silent) die richtigen Stützkondensatorwerte ausrechnen, bzw.
>simulieren.

Wieviel Millionen Stück muss ich danach einsparen, um die Arbeitszeit 
und Kosten der Software zu kompensieren und gar eine Einsparung zu 
erzielen?

MfG
Falk

von MaWin (Gast)


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> Wieviel Millionen Stück muss ich danach einsparen, um die Arbeitszeit
> und Kosten der Software zu kompensieren und gar eine Einsparung zu
> erzielen?


Bei falschen (auch zu grossen) KerKos funktioniert halt deine Schaltung 
nicht oder nur unzuverlässig, da kann sich der Preis schon bei 1 Stück 
lohnen.

Es gab übrigens damals sowohl 470nF als auch Tantals, zudem spendierte 
man Elkos. Das Unwissen war gross, und obwohl es heute in der richtigen 
Elektronikentwicklung in einigen wenigen Firmen der Welt wohl mehr 
Wissen gibt, wurschteln viele kleine Entwickler noch so rum wie vor 40 
Jahren.

von Falk B. (falk)


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@  MaWin (Gast)

>Bei falschen (auch zu grossen) KerKos funktioniert halt deine Schaltung
>nicht oder nur unzuverlässig, da kann sich der Preis schon bei 1 Stück
>lohnen.

Bitte? Zeig mir die Digitalschaltung die bei ZUVIEL Keramikkondensatoren 
schlechter läuft?
Und über LDOs, die spezielles Anforderungen an den ESR der 
Ausgangskondensatoren haben reden wir hier nicht.
Und über dieses "aber man kann einen Sonderfall konstruieren" reden wir 
hier auch nicht.
Die Masse der Schaltungen braucht eine derartige Berechung oder 
Simulation der Entkopplungskondensatoren nicht.

MFG
Falk

von MaWin (Gast)


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> die bei ZUVIEL Keramikkondensatoren

Wer lesen kann ist im Vorteil, Falk.

Dort stand

"zu grossen KerKos"

100nF sind bei hunderten Megahertz schlicht wirkunglos.

Schau halt man in Datenblätter von FPGAs,
zu deren Empfehlungen zur Stützkondensatorwahl.
falls du das aus eigener Erfahrung noch nicht kennst.

von Falk B. (falk)


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@  MaWin (Gast)

>100nF sind bei hunderten Megahertz schlicht wirkunglos.

Diese Aussage ist schlicht falsch.

>Schau halt man in Datenblätter von FPGAs,

Hab ich schon vor langer Zeit gemacht. ;-)

>zu deren Empfehlungen zur Stützkondensatorwahl.

Das ist ein reichlich philosophisches Thema. Und gerade im 
Digitalbereich kann man einen Kondensator PROBLEMLOS OBERHALB seiner 
Resonanzfrequenz nutzen, denn der ABSOLUTWERT der Impedanz entscheidet.

http://www.signalintegrity.com/Pubs/pubsKeyword.htm#bypass%20capacitors
http://www.signalintegrity.com/Pubs/straight/resonance.htm

MFG
Falk

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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MaWin schrieb:
> [...] und obwohl es heute in der richtigen
> Elektronikentwicklung in einigen wenigen Firmen der Welt wohl mehr
> Wissen gibt, wurschteln viele kleine Entwickler noch so rum wie vor 40
> Jahren.

Das hängt nicht im geringsten mit der Unternehmensgröße zusammen, 
sondern mit den individuellen Fähigkeiten der Entwickler. Gerade auch 
sehr große Unternehmen arbeiten intensiv mit "kleinen" externen 
Ingenieurbüros zusammen, da in vielen Fällen dort das wirklich aktuelle 
Know-How anzutreffen ist.

von Loonix (Gast)


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@Andreas
Selbst Schuld, wer sich noch mit MaWin auf eine Diskussion einlässt. Ich 
wette 10:1 dass er demnächst gleich behauptet du kannst nicht lesen weil 
er in seinem letzten Beitrag ja wohl alles in unzweideutiger Klarheit 
dargelegt hat. Dafür reichen ihm in Normalfall ein bis zwei pampige 
Sätze. Du müsstest halt nur lesen können... (siehe MaWins Antwort an 
Falk zwei Beiträge weiter oben)

von Bürovorsteher (Gast)


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Jetzt beginnen wieder die Glaubenskriege! Ich werfe mal folgende Lektüre 
in die Runde: im Virtex-IV-Handbuch von 2004 (Ja, früher gab es noch 
gedruckte Datenbücher!) gibt es das Kapitel 15
"PC Board Designer Guide" S. 579 ff.
Dort wurde für Vccaux und Vcco folgende Mischung als optimal ermittelt:

Wert/Prozentuale Anzahl/Bauform
470-1000 µF/4%/Tantal plus 1-4,7 µF/14%/X7R 0805 plus 0,1-0,47 
µF/27%/X7R 0603 plus 10-47 nF/55%/X7R 0402

Für Vref wurde folgendes Optimum gefunden:
100-470 nF/50%/X7R oder X5R in 0603 plus 10-47 nF/50%/X7R oder X5R 0402.

Alles klar?

Diese AN ist möglicherweise auch als pdf bei Xilinx zu finden.

von Bürovorsteher (Gast)


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Muss natürlich "... Designers Guide" heißen.

von (prx) A. K. (prx)


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Jörg Wunsch schrieb:

> Ich denke, es war die größte Kapazität, die in jenen Jahren als
> Keramikscheiben gefertigt werden konnte (in praktikabler Baugröße).

Als dieser Spuk los ging und sich die 100nF einbürgerten dürften die 
SN7400 und CD4000 grad hochaktuell gewesen sein. Soweit mir erinnerlich 
hatte man damals bei 100nF eher Folientypen und Tantals im Auge, nicht 
so sehr Kerkos.

Sicherlich aber keine klassischen Scheiben und gar Röhrenkerkos, denn 
die waren bei 100nF "etwas" platzraubend.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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A. K. schrieb:

> Als dieser Spuk los ging und sich die 100nF einbürgerten dürften die
> SN7400 und CD4000 grad hochaktuell gewesen sein.

Sind allerdings zwei sehr verschiedene Zeiträume, denn CD4000 war
deutlich nach SN7400.  CMOS braucht jedoch unbedingt einen C nahe an
jedem IC (durch die Umladeströme), bei TTL war das in der Form noch
nicht nötig, da genügten ein paar Cs auf der Platine.

Als CD4000 aufkam, gab's durchaus schon 100-nF-Keramik-Scheiben
(wenn auch noch nicht als Vielschicht-Keramiken wie heute).

von Helmut L. (helmi1)


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Jörg Wunsch schrieb:
> Als CD4000 aufkam, gab's durchaus schon 100-nF-Keramik-Scheiben

Kenn ich auch noch.
Die Teile waren mitunter fast groesser als das IC.

von Old P. (Gast)


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Also ehrlich gesagt, ich verstehe diese Grabenkämpfe hier (wegen eines 
100nF-Kerkos) überhaupt nicht.
Der TS wollte wissen, wie man auf diese 100nF gekommen ist, das ist ja 
mehr als ausreichend beantwortet. In älteren Schaltungen/Bauanleitungen 
habe ich auch meist "10 bis 100nF je IC" gelesen, eine explizite 
Festlegung auf 100nF um jeden Preis kenne ich dafür nicht. Und so 
handhabe ich das bis heute. Die Kerkos wurden immer kleiner, dafür die 
Toleranz immer größer (zumindest die gefühlte), ist für diesen Zweck 
auch fast wurscht" Ich habe hier 100nF SMD, die streuen von ca. 75 bis 
110nF und kleine bedrahtete, die auch in etwa so liegen. Die verbaue ich 
wie sie kommen, fertich. Klar, bei richtigen HF-Schaltungen lege ich 
manchmal noch ca. 1nF parallel, warum wurde hier auch schon gesagt.

Und übrigens, der TS ist schon lange nicht mehr an Bord.... ;-)

Old-papa

von MaWin (Gast)


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> Sind allerdings zwei sehr verschiedene Zeiträume,
> denn CD4000 war deutlich nach SN7400.

Na ja,
TTL 74xx erschien 1968
http://www.dsaprojects.110mb.com/electronics/data_book/ic_technology.html
und CMOS 40xx 1968
http://en.wikipedia.org/wiki/4000_series

> Als CD4000 aufkam, gab's durchaus schon 100-nF-Keramik-Scheiben
> (wenn auch noch nicht als Vielschicht-Keramiken wie heute).

Figure 2 nach zu urteilen gab's Vielschicht seit 1968
http://www.avx.com/docs/techinfo/mlcmat.pdf

> Sicherlich aber keine klassischen Scheiben und gar Röhrenkerkos,
> denn die waren bei 100nF "etwas" platzraubend

Ich kenne plattgepresste Röhren, so 10mm x 7mm bei 0.1uF,
aus der Zeit, wird schon Multilayer gewesen sein.

TI kommt auf 100nF :-)
http://focus.ti.com/lit/an/scba007a/scba007a.pdf

von Jutta (Gast)


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>Also ehrlich gesagt, ich verstehe diese Grabenkämpfe hier (wegen eines
>100nF-Kerkos) überhaupt nicht.

Wieso Grabenkämpfe, das nennt man Disukssuion! Jetzt laß uns doch mal 
ein bißchen diskutieren. Warum muß immer alles in Harmonie gebettet 
sein?? Nur ja kein provozierendes Wort, nur ja keine abweichende 
Meinung. Hallo?

Das mit der Wahrheit ist so eine Sache. Schaltungsentwickler kommen aus 
den unterschiedlichsten Richtungen und bringen unterschiedliche 
Wahrheiten und Erfahrungen mit in eine solche Diskussion. Das muß doch 
aushaltbar sein.

>Kann sein aber auch die waren recht teuer damals.

Stimmt, die waren SEHR teuer, so teuer, daß sie gleich wieder in der 
Versenkung verschwunden sind.

von (prx) A. K. (prx)


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Intel 4004 Board mit den entsprechenden Scheiben drauf:
http://www.computermuseum-muenchen.de/images/index-4004_1.jpg

von (prx) A. K. (prx)


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In dieser Bauform sind sie sogar ziemlich kompakt. Ein Board mit TTLs 
von 1968: http://www.pdp8.net/m-boards/pics/m707.shtml?small

Allerdings könnten das 10nF Typen gewesen sein, wie hier in 
http://www.pdp8.net/m-boards/pics/m700.shtml?large

Damals hatten Layouter wenigstens noch Sinn für Kurven.

von (prx) A. K. (prx)


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Bischen OT, aber bin grad drüber gestolpert. Jeder hat wohl mal die 
Schemazeichnung einer Speichermatrix gesehen. Aber wohl selten so 
elegant zum selberlöten wie hier: 
http://www.iser.uni-erlangen.de/pictures/I0071_02.jpg

So kann Programmierung auch aussehen. Mikroprogramm-ROM einer Telefunken 
TR4, vermutlich Adressdekoder rechts, Daten links. Nur Dioden und 
Widerstände.

von Falk B. (falk)


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@  A. K. (prx)

>Damals hatten Layouter wenigstens noch Sinn für Kurven.

Kommt alles wieder, diesmal als "organic routing".

Beitrag ""organisches" Routing"

Gibt auch noch schöner mit deutlich höherem Schwierigkeitsgrad.

http://www.mikrocontroller.net/topic/gallery/75486

MFG
Falk

von gatsby (Gast)


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Mit Grausen denke ich an die Zeit zurück.
1980: eine Doppel-Europaleiterplatte mit 71 SN74xx Ic und einem USART 
ay-3-1015 von Hand geroutet und mit Band geklebt.
Das war Arbeit für jemanden der Vater und Mutter erschlagen hat.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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MaWin schrieb:

> TTL 74xx erschien 1968
> http://www.dsaprojects.110mb.com/electronics/data_book/ic_technology.html

Das Datum zweifle ich an.  Laut dem englischen Wikipedia ist TTL
1961 erfunden worden, und 54xx gab's seit 1964 (74xx dann seit
1966, OK, dass die erst nach 54xx da waren, hätte man so sicher
nicht vermutet).

> und CMOS 40xx 1968
> http://en.wikipedia.org/wiki/4000_series

Darüber bin ich dann etwas erstaunt.  Vermutlich wurde sie aber
auf Grund der anfangs geringen Geschwindigkeit erstmal noch nicht
so stark wahrgenommen und hat ihre eigentliche Blüte dann erst
später mit der B-Serie erlebt.

von MaWin (Gast)


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> Das Datum zweifle ich an.

Also 7400 wohl von 1966:

http://en.wikipedia.org/wiki/Transistor%E2%80%93transistor_logic

"The first commercial integrated-circuit TTL devices were manufactured 
by Sylvania in 1963, called the Sylvania Universal High-Level Logic 
family (SUHL).[2] The Sylvania parts were used in the controls of the 
Phoenix missile. TTL became popular with electronic systems designers 
after Texas Instruments introduced the 5400 series with military 
temperature range in 1964 and the later 7400 series of ICs, specified 
over a lower range, in 1966."

von Martina (Gast)


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Und Anfang der 60-iger gabs DTL, und davor, in den 50-igern, RTL. Die 
Apollo Rechner hatten RTL-Chips von Fairchild. Alles in NOR...

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