Hallo, wie berechnet man eigentlich einen Stützkerko für eine MCU, wenn man den Strom nicht kennt? Eigentlich ja gar nicht möglich, oder? Beispiel tiny13. Laut Datenblatt zieht er 2mA bei 10MHz. Also kann ich den Strom jetzt mit 2mA annehmen? Allerdings wird das ja auch noch stark von der Impedanz der Ausgänge abhängen, die ja durch die internen Widerstände beschränkt nunmal 100mA liefern können? Also muss man je nach Anwendung mit 2 - 100mA rechnen? Also kann man eigentlich nur "probieren"? Nur werden Ingenieure ja nicht "probieren", oder?
@Christian S. (dragony) >wie berechnet man eigentlich einen Stützkerko für eine MCU, wenn man den >Strom nicht kennt? Das wurde mal vor Ewigkeiten gemacht, heute nimmt man 100nF in einem kleinen Gehäuse und gut. Das reicht für 99% aller Anwendungen. > Eigentlich ja gar nicht möglich, oder? Doch. >Beispiel tiny13. Laut Datenblatt zieht er 2mA bei 10MHz. Also kann ich >den Strom jetzt mit 2mA annehmen? Nein. Denn das ist der mittlere Strom. Nicht der Pulsstrom, der beim Umschalten benötigt wird. > Allerdings wird das ja auch noch stark >von der Impedanz der Ausgänge abhängen, die ja durch die internen >Widerstände beschränkt nunmal 100mA liefern können? Dann sind sie kurzgeschlossen ;-) > Also muss man je >nach Anwendung mit 2 - 100mA rechnen? Falscher Ansatz. >Also kann man eigentlich nur >"probieren"? Nein. >Nur werden Ingenieure ja nicht "probieren", oder? Die nennen das akademisch vornehm "empirisch ermitteln" ;-) Es gab mal ein paar Application Notes zum Thema, muss man mal suchen. Das Ergebnis steht oben. https://www.google.de/search?q=application+note+decoupling&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=VSyJVojtNafmyQOlzJfoDg
Christian S. schrieb: > Beispiel tiny13. Laut Datenblatt zieht er 2mA bei 10MHz. Diese Stromaufnahme ist für den Stützkondensator völlig irrelevant! Seine Aufgabe (bei allen Digital-ICs) ist es, die Transienten bei internen Schaltvorgängen wegzufiltern. Das sind extrem kürze Stromimpulse im Nanosekunden-Bereich, wo schon ein paar mm Draht oder Leiterbahn einen richtig großen Induktiven Widerstand darstellen. Deshalb gehört der Kondensator auch direkt an die Beinchen des ICs und nützt praktisch nichts, wenn er über cm lange Leitungen davon getrennt platziert wird.
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DAS ist ein viel schwierigeres Thema, als die meisten denken. Mit einer einfachen Formel ist es da ganz sicher nicht getan. Man muss sich klar sein, eine CPU zieht einen Großteil des Stroms als Peaks, nicht als konstanten Strom. Schließlich ist da fast alles Taktsynchron. Und diese Peaks muss die Versorgung liefern können (hauptsächlich die Kondensatoren), ohne dass die Spannung einbrechen darf. Das Ziel ist daher, die Quellimpedanz der Versorgung unter einen bestimmten Wert über einen breiten Frequenzbereich zu drücken. Wie hoch die nötige Frequenz ist und wie niedrig die Impedanz sein muss, hängt vom Stromverbrauch der CPU und dem Takt ab. Aber bei CPUs mit mehrern 100MHz und FPGAs muss man da schon etwas Aufwand reinstecken. Das folgende gilt eigentich allgemein für CMOS-IC, auch wenn die folgenden Links für FPGAs ist: https://www.altera.com/support/support-resources/operation-and-testing/power/pow-integrity.html Eine Appnote dazu: https://www.altera.com/en_US/pdfs/literature/an/an574.pdf Und ein sehr praktisches Excel-Sheet: https://www.altera.com/support/support-resources/support-centers/signal-power-integrity/power-distribution-network.html Natürlich kennt man bei den meisten MCU die nötigen Daten nicht. Häufig verlässt man sich daher auf die vom Hersteller empfohlenen Kapazitäten. Dazu muss man sagen: Die üblichen Microcontroller sind relativ zahm, was diese Anforderungen angeht - schließlich ist der Stromverbrauch klein und der Takt niedrig. D.h. für einen ATMEGA einen Fieldsolver anwerfen wäre ETWAS übertrieben.
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