Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ferrite hinter L-C Tiefpass


von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Eine einfache Sache, die ich nicht verstehe:

In vielen Schaltungen zur stabilisierung/filterung von Spannungen 
(insbesondere in Anwesenheit von Schaltreglern) sehe ich einen 
LC-Tiefpass UND Ferrite (meist auch nochmal mit C).

Ferrite werden zur Entstörung im hohen (MHz) Bereich verwendet. Wenn ich 
nun aber bereits einen LC-Tiefpass 1.ordnung mit einer Grenzfrequenz von 
sagen wir 20kHz habe (also sagen wir 3.3µH und 22µF)- sollte der doch 
ausreichen (sagen wir mit 40dB Dämpfung im einstelligen MHz Bereich)?

Wozu zusätzlich Ferrite?


Weitere Frage: Macht es Sinn mit LC/Ferrit-Filtern auch die GND-lane zu 
entstören? Oder ist das generell unklug, weil man über die mOhm 
DC-Widerstände der L/Ferritbauteile nur Spannungsgefälle auf der Ground 
Leitung erzeugt?

: Bearbeitet durch User
von foo (Gast)


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Alex v. L. schrieb:
> sollte der doch
> ausreichen (sagen wir mit 40dB Dämpfung im einstelligen MHz Bereich)?

Und was ist bei 100MHz ?
Schlagen die wegen der Wicklungskapazitäten vielleicht ungebremst durch?

von def (Gast)


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Alex v. L. schrieb:
> Ferrite werden zur Entstörung im hohen (MHz) Bereich verwendet. Wenn ich
> nun aber bereits einen LC-Tiefpass 1.ordnung mit einer Grenzfrequenz von
> sagen wir 20kHz habe (also sagen wir 3.3µH und 22µF)- sollte der doch
> ausreichen (sagen wir mit 40dB Dämpfung im einstelligen MHz Bereich)?


Dann schauen Sie sich doch mal an, bis zu welcher Frequenz die
entsprechende Induktivität überhaupt als solche nutzbar ist.
Dementsprechend ist auch die Filterwirkung in der Realität nicht
so, wie ideal angenommen...


> Wozu zusätzlich Ferrite?


Weil die genau in dem Bereich wirken, der anscheinend problematisch
war und bedämpft werden musste.


> Weitere Frage: Macht es Sinn mit LC/Ferrit-Filtern auch die GND-lane zu
> entstören? Oder ist das generell unklug, weil man über die mOhm
> DC-Widerstände der L/Ferritbauteile nur Spannungsgefälle auf der Ground
> Leitung erzeugt?


Wie soll GND denn Ihrer Meinung nach "entstört" werden? Schaltplan?
Zu den Spannungsabfällen: Ja, die sind dann auch nicht schön.

von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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In Ordnung, dachte ich mir schon, dass es da eine einfache Antwort zu 
gibt. Danke.

def schrieb:
> Wie soll GND denn Ihrer Meinung nach "entstört" werden?

Daher ja meine Frage: Ich habe bislang AGND/DGND immer möglichst ohne 
loops und als GND planes ausgelegt - aber sonst nichts weiter.
Ich habe mich eben nur gefragt, wie man z.B. verhindert, dass ein 
Schaltregler oder eine Ladungspumpe beim umschalten auch das GND 
potenzial stört.

Beispiel: +5V, -5V (aus inv. charge pump + LDO). Gibt es die Gefahr, 
dass sich die CP über die gemeinsame Masse auf die +5V rail auswirkt?

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Alex v. L. schrieb:
> Ich habe mich eben nur gefragt, wie man z.B. verhindert, dass ein
> Schaltregler oder eine Ladungspumpe beim umschalten auch das GND
> potenzial stört.

Indem man die verschiedenen Massen nur in einem einzigen Punkt verbindet 
und ansonsten getrennt führt.

: Bearbeitet durch User
von Alex V. (bastel_alex) Benutzerseite


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Sternförmig, ja ok das habe ich schon gelesen.

Was bedeutet denn "verschiedene Massen" in diesem Fall? AGND DGND oder 
bereits A(+5V)GND, A(-5V)GND und DGND - oder noch weiter aufgeteilt z.B. 
nach Sensitivität der daran hängenden Bauteile?

von Dorian H. (dorianh)


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Einen interessanten Artikel bezüglich AGND/DGND gibt's von Henry W. Ott. 
http://www.hottconsultants.com/pdf_files/june2001pcd_mixedsignal.pdf

Das Fazit des Artikels ist das es meistens besser ist, nur einen guten 
Groundplane zu haben und sehr vorsichtig beim setzen der Bauteile zu 
sein.

von WehOhWeh (Gast)


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Kuck in das Datenblatt der Drossel, da ist eine Eigenresonanzfrequenz 
angegeben. Diese gibt an, wann die Drossel als Schwingkreis arbeitet. 
Das ist exakt jener Punkt, an dem sich das Verhalten von induktiv auf 
kapazitv ändert. Effektiv ist die Drossel von da ab dann ein Kondensator 
:-)

Beispiel:
http://en.tdk.eu/inf/30/db/ind_2008/b82432t.pdf
Die 1mH wirkt bei > 2,3MHz als Kapazität, nicht mehr als Induktivitä.

Selbes Spiel beim Kondensator, der dreht irgendwann auf induktiv um.
https://en.wikipedia.org/wiki/Ceramic_capacitor#/media/File:MLCC-Imp-versus-Freqenz.engl.png
Der 100n ist bei >10MHz effektiv eine Spule, weil dann das induktive 
Verhalten dominant ist.

--> Dein TP ändert sein Verhalten von Tiefpass zu Hochpass, wenn es blöd 
läuft.

Das Ferritbead dagegen wird bei hohen Frequenzen ohmsch. Richtig 
ausgewählt frisst das die HF-Leistung quasi auf (durch Umwandlung in 
Wärme).
Damit das aber wirklich wirkt, braucht es einen Kondensator dahinter, 
und nicht irgendeinen, sondern einen, der auch kapazitiv ist (bei der 
gewünschten Frequenz). Ein 100nF tut da nicht mehr viel!

Dafür ist das Ferritbead bei niedrigen Frequenzen induktiv, das wird 
gerne vergessen :-)

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