Warum Abblocken eines digital-ICs mit Spule?

Mat Gast #3993297
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Hallo Zusammen,

mich beschäftigt gerade das Abblocken von digital ICs.
Wie im Bild (beispielhaft, hier von Atmel) wird oft bei der 
Versorgungsspannung neben dem Abblockkondensator noch eine Spule in 
Reihe geschalten - Warum?

Der C ist mir völlig klar. U.a. um die hohen Schaltströme, die vom µC 
ausgehen kurzzuschließen, damit Sie nicht weiter Richtung 
Versorgungsspannungsquelle propagieren.

Aber die Spule? Ich würde sagen, sie stellt für entsprechend hohe 
Störfrequenzen eine zusätzliche Impedanz dar und sichert den Signalweg 
durch den C (der dann auch eher ein L sein dürfte, aber mit geringerer 
Impedanz als die Spule).

Aber bei mittleren Frequenzen in denen der C noch kapazativ ist agiert 
das ganze doch als LC-Schwingkreis? -> Nicht gut.

Kann mich jemand aufklären?

Grüße

Mat
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Christian B. #3993317
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Also, eine Induktivität macht den Stromfluss gleichmäßiger. Sie sorgt 
dafür, dass für hohe Frequenzen der Strom aus dem Kondensator kommt, 
denn da ist die Induktivität hochimpedant, während der Kondensator 
niederimpedant ist.
Das sorgt dafür, wie in dem Bild schön dargestellt, dass aus der 
externen Quelle der Strom deutlich gleichmäßiger fließt.


Idealerweise würdest Du für hohe Frequenzen die Spule sogar weglassen, 
denn kommt der ganze hochfrequenze Strom aus dem Kondensator... Das 
Problem dabei ist aber, dass Du dann keinen Gleichstrom mehr hast.
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Stefan1234 Gast #3993334
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Mat schrieb:
> Aber bei mittleren Frequenzen in denen der C noch kapazativ ist agiert
> das ganze doch als LC-Schwingkreis? -> Nicht gut.

Das ist korrekt. Wenn Vcc zu schnell ansteigt entsteht dadurch am IC 
eine höhere Spannung - bis zu 2*Vcc.
Aus diesem Grund werden keine "normalen" Spulen genommen sondern 
spezielle die im hochfrequenten Bereich die zusätzliche Energie 
verheizen statt im Magnetfeld zu speichern.
Alternativ kann man auch einen Widerstand in Reihe zur Spule schalten, 
dieser dämpft den Schwingkreis.
Oder die Anstiegszeit von Vcc verringern.
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John Gast #3993338
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Mat schrieb:
> Der C ist mir völlig klar. U.a. um die hohen Schaltströme, die vom µC
> ausgehen kurzzuschließen, damit Sie nicht weiter Richtung
> Versorgungsspannungsquelle propagieren.

Die Schaltströme gehen nicht vom µC aus, sonder fließen in den µC 
hinein. Und die Schaltströme werden nicht vom Kondensator 
kurzgeschlossen, der Kondensator liefert die hohen Schaltströme.

Die hohen Schaltströme würden auf den Versorgungsleitungen, die ja 
ebenfalls eine Induktivität besitzen, Spannungseinbrüche verursachen. 
Durch den Kondensator wird dies deutlich verringert. Die Spule ist zur 
zusätzlichen Entkopplung der Versorgungsspannung zum µC. Dadurch werden 
auch Störungen auf der Versorgungsspannung in Richtung µC gedämpft.
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Mat Gast #3993348
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Ich glaube wir reden hier von verschiedenen Aspekten.

Ich habe die EMV im Kopf. Der µC prägt bei seinen internen 
Schaltvorgängen hochfrequente Ströme in das Versorgungsnetz ein. Damit 
diese nicht bis zum Power Suppy zurückpropagieren gibts den C Bypass, 
der diese hochfrequenten Ströme kurzschließt.
Hier macht auch die Spule noch Sinn, die als zusätzliche Impedanz im 
Supply-Pfad den Stromrückfluss zum Supply zusätzlich dämpft.

Deine Erklärung basiert auf der Ladungsbereitstellung und Aufteilung 
zwischen konstanter Last (über Supply und L) und Schaltlast (über C).

Aber was passiert bei mittleren Schaltfrequenzen, die ja ebenfalls 
auftreten können? Wenn bei einem Schaltvorgang des µC Strom Richtung 
LC-Glied eingeprägt wird hat der Schwingkreis doch die entsprechende 
Energie?
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Mat Gast #3993927
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Max Mustermann schrieb:
> Mat schrieb:
>> Aber bei mittleren Frequenzen in denen der C noch kapazativ ist agiert
>> das ganze doch als LC-Schwingkreis?
>
> Und was passiert wenn man den L schön auf einen Ferrit wickelt???

Also so wie Stefan1234 meinte, eine Spule, eben z.B. mit Ferritkern, die 
bei hohen Frequenzen hohe Kernverluste hat und damit der Schwingkreis 
widerum eine hohe Dämpfung hat? Dann hab ichs verstanden :-)
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EGS T. #3993951
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Mat schrieb:
> Damit
> diese nicht bis zum Power Suppy zurückpropagieren gibts den C Bypass,
> der diese hochfrequenten Ströme kurzschließt.

Ströme kurzschließen? Was soll das sein, wie soll das gehen?

Meiner Ansicht nach, kann eine Spannung kurzgeschlossen werden.

Der Kondensator dient als Energiepuffer für das IC um im kleinsten 
Zeitbereich und zwar immer genau dann wenn geschaltet wird, Energie sehr 
schnell an das IC abzugeben. Hier wird nichts kurzgeschlossen, schon 
garkeine Ströme.

Dadurch wird aber eben verhindert, dass diese hochfrequenten Ströme über 
die gesamte Strecke von der Hauptspannungsquelle bis zum IC fließen. Das 
ist diese high-current loop.
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