Beim Thema Abblockkondensatoren bin ich mir gerade unsicher. Generell sagt man ja an jedem IC an der Versorgung möglichst 100nF. Dies so nah wie möglich am IC. Ist es vorteilhaft noch mehr verteilt auf dem PCB zu setzen? Oder eher sogar nachteilig? Wie ist es an ICs wo der Vin und der GND weit auseinander liegen? Der 100nF dann eher Richtung Vin setzen oder eher Richtung GND oder sogar am Besten genau Mittig zwischen die zwei Pins? Oder ist es dann sogar Sinnvoll ein 100nF nahe an Vin und Zusätzlich einen 100nF nahe GND zu setzen? Welche Entfernung ist mit „Nah“ eigentlich gemeint? (Leiterbahnlänge) Vielleicht könnt ihr mir ein bisschen Licht ins Dunkle bringen, Danke. Auf etlichen PCBs sieht man immer so viele Kerkos. Bei meinem habe ich jetzt gerade 3 Stück. Daher bin ich stutzig geworden.
Andre K. schrieb: > Ist es vorteilhaft noch mehr verteilt auf dem PCB zu setzen? Nein. > Oder eher sogar nachteilig? Kann zu Klingeln (Schwingungen) auf der Versorgungsleitung führen. Eine Zuleitung hat einen Induktivität, die bei rapide sich änderndem Strombedarf die schnelle Änderung des zufliessenden Stroms behindert. Da soll der Kind"ensator der Versorgungsspannung stützend unter die Arme greifen. Je schneller die Stromänderung ist (Mikrosekunden, Nanosekunden, Pikosekunden pro 10mA) um so dichter muss der Kondensators an das IC, dafür darf er kleiner sein. Inmitten auf der Platine können grössere hin, statt 100nF also 10uF und im Netzteil 1000uF. Bei so unterschiedlichen Kapazitätswerten klingelt nicht, der ESR ist zu hoch.
Andre K. schrieb: > Beim Thema Abblockkondensatoren bin ich mir gerade unsicher. Ein weites, viel diskutiertes Feld. > Generell sagt man ja an jedem IC an der Versorgung möglichst 100nF. Dies > so nah wie möglich am IC. Das passt in 90% der Fälle. > Ist es vorteilhaft noch mehr verteilt auf dem PCB zu setzen? Ja, aber dann eher Elkos. > Oder eher > sogar nachteilig? Kann passieren, wenn man sich Resonanzen reinbaut. > Wie ist es an ICs wo der Vin und der GND weit auseinander liegen? Der > 100nF dann eher Richtung Vin setzen oder eher Richtung GND oder sogar am > Besten genau Mittig zwischen die zwei Pins? Ist egal. Hauptsache die Verbindung zu GND/VSS is möglichst kurz und breit, um die Induktivität zu minimieren. > Oder ist es dann sogar > Sinnvoll ein 100nF nahe an Vin und Zusätzlich einen 100nF nahe GND zu > setzen? Nein. > Welche Entfernung ist mit „Nah“ eigentlich gemeint? (Leiterbahnlänge) Pi mal Daumen 20mm und kleiner. Stromversorgung für FPGAs https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator
Andre K. schrieb: > Generell sagt man ja an jedem IC an der Versorgung möglichst 100nF. Dies > so nah wie möglich am IC. Als "first guess" sind 1x 100nF pro Versorgungs-Pins sehr oft ausreichend. Möglichst nah im IC ist richtig bzw. genauer gesagt möglichst niederinduktiv. > Ist es vorteilhaft noch mehr verteilt auf dem PCB zu setzen? Oder eher > sogar nachteilig? Kommt drauf an. Mit den richtigen verteilten Kondensatoren kann man Resonanzen im Versorgungssystem entfernen bzw. verringern. Mit den falschen verteilten Kondensatoren kann man sich Resonanzen auch überhaupt erst erzeugen. > Wie ist es an ICs wo der Vin und der GND weit auseinander liegen? Der > 100nF dann eher Richtung Vin setzen oder eher Richtung GND oder sogar am > Besten genau Mittig zwischen die zwei Pins? Egal. Was zählt ist die "loop area". > Welche Entfernung ist mit „Nah“ eigentlich gemeint? (Leiterbahnlänge) Kann man pauschal nicht beantworten. Die "loop inductance" sollte immer möglichst klein sein. Was "klein genug" ist, bestimmt aber immer die Anwendung. Bei einem sich gemächlich ändernden Analogbauteil spielt es kaum eine Rolle wo der Blockkondensator sitzt (wenn es überhaupt einen braucht). Das kann bei einem hart schaltenden Digitalbauteil schon wieder anders aussehen. Da spielen dann Dinge rein wie Lagenaufbau, Via-Anordnung, Breite der Leiterbahnen, Gehäuse des Kondensators, ... > Auf etlichen PCBs sieht man immer so viele Kerkos. Bei meinem habe ich > jetzt gerade 3 Stück. Daher bin ich stutzig geworden. Es geht eigentlich nur darum über einen breiten Frequenzbereich die Impedanz der Versorgung "niedrig genug" zu machen. "Niedrig genug" bedeutet, dass man sich eine Zielimpedanz definiert, die das Versorgungssystem im gewünschten Frequenzbereich nicht überschreitet. Mit mehreren parallel geschalteten Kondensatoren kann man dann die Impedanz drücken. Beispielsweise verringert die Parallelschaltung mehrerer gleicher Kondensatoren die Impedanz über dem kompletten Frequenzbereich. Hat man unterschiedliche Kondensatoren kann es aber bei bestimmten Frequenzen zu Resonanzüberhöhungen kommen. Der Klassiker ist dabei der Kondensator, den das Versorgungslagenpaar bildet. Mit diesem baut man sich gerne mal eine Resonanz mit den diskreten Kondensatoren, wenn man nicht weiß was man tut. Solche Resonanzen bekommt man mit zusätzlichen Kondensatoren mit geeignetem Frequenzgang in den Griff.
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Es ist wie mit der Medizin. Dosis und am rechten Ort. -Zu hohe Kapazitäten könnten auch das Netzteil/Reglung ärgern. -Spannungsabfall auf der Masseleitung? Massepunkt optimal?
Weil es noch nicht genannt wurde: https://www.youtube.com/watch?v=BcJ6UdDx1vg https://www.youtube.com/watch?v=1xicZF9glH0 https://www.youtube.com/watch?v=wopmEyZKnYo Zusammenfassung: Ist nicht so einfach. Wichtig ist es den Stromkreis zu betrachten, also auch die Masseanbindung. Der sollte möglichst klein gehalten werden. Näher ist gut, mehrere unterschiedlche Kondensatoren sind auch üblich und gut. Sonst: Guck was im Datenblatt empfohlen wird, guck was der Hersteller auf deinem Demoboard gemacht hat, suche andere Produkte die den gewüschten IC enthalten und guck nach was da gemacht wurde.
Joachim Franz:"EMV-Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen" ist ein m.M.n. gut verständlich geschriebenes Grundlagenbuch. Suche nach einem pdf. https://www.springer.com/de/book/9783834898029 Etwas älter sind die Veröffentlichungen von Prof Dirks auf emv.biz, hier ist eine kostenlose Registrierung erforderlich. Vieles davon stand auch in Fachzeitschriften. OT: War schon mal jemand auf seinen Seminaren oder hat die SW im Einsatz? Arno
Das kann man nicht pauschal beantworten. Wenn du z.B. Differentielle Signale über Lagenwechsel führst und dabei die Referenzlage von einer GND zu einer VCC Lage wechselt muss, bzw. sollte, man sehr nah an diesem Lagenwechsel einen Kondensator platzieren, damit der Rückstrom HF Technisch dem Signal folgen kann ohne erst zum nächsten IC ausweichen zu müssen. Ansonsten sollte man größere Kapazitäten verstreut auf der Platine vorhalten. Dabei muss man aber aufpassen, dass man sich nicht irgendwelche schwingfähigen Gebilde baut. Um das zu verhindern nimmt man deshalb gern Elkos. Man muss sich dafür vorstellen, was passiert, wenn an einem IC - Transistor ein Pegelwechsel stattfindet: In dem Moment wird ein Kondensator, nämlich der Leiterzug (Innerhalb oder Ausserhalb des ICs) nach dem Transistor, mit Elektronen geflutet. das geht bei modernen ICs sehr schnell, die sind in wenigen ns bzw. noch schneller eingeschalten. Die Elektronen dafür müssen irgendwo her kommen. Der IC holt sie sich vom Versorgungspin und dieser idealerweise vom nächstgelegenen Abblockkondensator, bis dieser leer ist. Im besten Fall ist nun aber bereits ein größerer, und damit langsamerer, Kondensator in einiger Entfernung der nun den kleinen Kondensator stützt. So baut sich eine Kette auf. Man kann sich das wie einen Trichter vorstellen, der immer Flacher wird. Wenn du nun keine größeren Kondensatoren zur Verfügung hast, saugt dieser eine Pin andere, für ihn erreichbare Abblockkondensatoren leer. Wenn das passiert und direkt der nächste Schaltvorgang einsetzt beginnt deine Spannungsversorgung zu schwanken. Das sorgt dann für Störungen im System die bis hin zum totalen Ausfall führen können weil Bauteile für Bruchteile von ms ihre Mindestbetriebsspannung nicht mehr halten können und dann in irgendeinen undefinierten Zustand springen. Wenn man nun aber mit den Kondensatorewn Schwingungsfähige Strukturen erstellt kann es auch passieren, dass bei bestimmten Aktivitätsmustern solch eine Kette in Resonanz kommt. Was dann passiert sollte man im Physikunterricht gelernt haben. Deshalb muss man hier abwägen welche Kondensatoren wo platziert sinnvoll sind. Im Zweifel kann man einen bestückten Kondensator aber immer noch weg lassen, einen nicht vorgesehenen dazu zu bauen ist ungleich problematischer. Natürlich ist es eine ganz andere Frage, wie leicht man so eine Resonanz aufspüren kann. Ich verwende deshalb gern für bestimmte ICs oder Baugruppen durch mit Ferriten und Kondensatoren gebaute Pi Filter getrennte Versorgungsspannungsinseln. So kann man die Probleme auf einzelne Baugruppen eingrenzen und somit leichter finden und beheben. Ausserdem verhindern diese Filter, dass sich unterschiedliche Baugruppen gegenseitig "triggern"
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Beitrag #6407879 wurde von einem Moderator gelöscht.
Pastetenbäcker schrieb im Beitrag #6407879: > Es gibt auch Stützkondensatoren zu Drauf-Streuen. Damit kann man die > Schaltung so lange verzieren, bis sie stabil arbeitet: Alter Hut, das sind Streukapazitäten! ;-)
Oder man macht's wie der Bestückungsautomaten Hersteller Mechatronika in Polen, und verbaut gleich überhaupt keine Abblockkondensatoren :-) Dann kann's auch keine Resonanzen von den Kondensatoren geben wenn keine vorhanden sind und zumindest ein jämmerlicher Kunde in diesem Forum versucht das sogar noch zu rechtfertigen . o ( Bürovorsteher ). Aber zurück zum eigentlichen Thema, und weiterführende Informationen: Vor kurzem gab's Videos von Robert Feranec: https://www.youtube.com/watch?v=wbYzPwuEHPw https://www.youtube.com/watch?v=Tt8X6_maj6c im Grunde eine Wiedergabe von dem was Christian B. vorher geschrieben hat. Ich hab diesbezüglich vor ein paar Jahren ein paar Bücher gelesen und verinnerlicht, jedoch jedes mal wenn die Themen jemand anderer vorträgt lerne ich immer noch ein Stückchen dazu. Praktisch gesehen bin ich noch nie auf diese Probleme gestoßen (jedenfalls nicht so wie Robert das in seinen Videos demonstrieren konnte).
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Zum Abblocken schmeisse ich auch gerne 3-Anschluss Kondensatoren wie Murata NFM in den Ring(auf die Platine). Damit bekommt man ein viel geringeres ESL, den man aber nicht mit schlechten Design wieder kaputt machen sollte.
Hallo zusammen, >> Welche Entfernung ist mit „Nah“ eigentlich gemeint? (Leiterbahnlänge) > Pi mal Daumen 20mm und kleiner. Endlich mal jemand, der zumindest eine 'halbwegs präzise' Definition der Angabe 'möglichst nah' von sich gibt. 20mm ist ja schon mal eine Hausnummer. Wenn man die Interpretation des Begriffs 'möglichst nah' in diesem Forum verfolgt, reicht das ja von 'vom anderen Ende der Platine' bis zu 'man könnte ja noch ein bisschen vom Gehäuse abfräsen' um näher ans Leben zu kommen. Aus meiner Erfahrung als Funkamateur war Ende der 1960er Jahre 7MHz noch normal; 30MHz, das war richtig Hochfrequenz, nur für Experten. Es wurde entkoppelt ohne Ende. Möglichst kurze Drähte, mit jedem Millimeter wurde gegeizt. Dann kamen mit der C-Lizenz die 144MHz Leute und erklärten die ganze Kurzwelle zu Gleichstrom. Die Koppel Cs wurden kleiner, entkoppelt wurde nicht weniger sondern anders. Jeder weiss heute, was man machen sollte; zu wenig ist schlecht, zuviel (besonders des Falschen) kann auch schlecht sein. Die Hauptsache: Es funktioniert! Vielen Dank an dich, Falk 73 Wilhelm
Uwe Bonnes schrieb: > Zum Abblocken schmeisse ich auch gerne 3-Anschluss Kondensatoren wie > Murata NFM in den Ring(auf die Platine). Damit bekommt man ein viel > geringeres ESL, den man aber nicht mit schlechten Design wieder kaputt > machen sollte. Ja, eben. Ich hab schon Platinen gesehen, die eigentlich keine Super-Duper HF-Kompoenten drauf hatten, nur bissl Mikrocontrollerkram und Co. Dort waren "natürlich" querkontaktierte Keramikkondensatoren drauf, die Creme de la Creme für HF-Anwendungen. Wenn man dann aber genau hingeschaut hat WO die lagen und WIE die mit der Schaltung verbunden waren, konnte man nur lachen oder auch weinen, je nach Gemütslage ;-) https://media.rs-online.com/t_medium/R7582492-01.jpg
Falk B. schrieb: > Dort waren "natürlich" querkontaktierte Keramikkondensatoren > drauf, die Creme de la Creme für HF-Anwendungen. Wenn man dann aber > genau hingeschaut hat WO die lagen und WIE die mit der Schaltung > verbunden waren Kenne einen Ingenieur (Dr. Prof.), der verwendet die Teile ebenso gerne, auch wenn nicht notwendig, dies führt öfter mal dazu, das unser Bestücker wegen eines Ersatztyps nachfragen muss, weil abgekündigt oder nirgends verfügbar.
Murata verwende ich nur noch selten. Die machen gern mal Abkündigungs-Rundumschläge. Ich hab während der Corona Zeit im Homeoffice mal unsere Bauteillibrary, gewachsen über die letzten 10 Jahre, angefangen auszumisten. Bei den Kondensatoren waren fast alle Muratas abgekündigt. Neue nehm ich von denen gar nicht mehr auf. Wilhelm S. schrieb: > Aus meiner Erfahrung als Funkamateur war Ende der 1960er Jahre 7MHz noch > normal; 30MHz, das war richtig Hochfrequenz, nur für Experten. Das Problem dabei ist, dass nicht die Taktfrequenz, mit welcher die Schaltung betrieben wird, den Ausschlag über die Verteilung der Kondensatoren gibt, sondern die Schaltgeschwindigkeit der einzelnen Gatter. Die wiederum liegt heute fast komplett im einstelligen ns Bereich. Das wiederum bedeutet, dass hier mit Frequenzen im 3-stelligen MHZ Bereich gerechnet werden muss. Ein umstand, der leider sehr oft übersehen wird. Dann kommen die Fragen, weshalb eine Schaltung stört wie Sau, wenn sie doch nur mit ein paar kHz betrieben wird...
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Und wenn dann wer ein 4+ layer design macht, bei dem er, wie vor 20 Jahren modern, einen layer mit gnd und einen layer mit vcc flutet, dann hast du den perfekte störer :) Oder noch besser: getrennte masseflächen für digitale "baugruppen". 73
Hans W. schrieb: > Und wenn dann wer ein 4+ layer design macht, bei dem er, wie vor 20 > Jahren modern, einen layer mit gnd und einen layer mit vcc flutet, dann > hast du den perfekte störer :) > > Oder noch besser: getrennte masseflächen für digitale "baugruppen". Kannst du das bitte ausführen? Was spricht gegen Masse- und Versorgungslagen, was gegen getrennte Masseflächen? Letztere sind mir schon immer etwas suspekt, vor allem wenn die Baugruppen untereinander kommunizieren.
Andre K. schrieb: > Auf etlichen PCBs sieht man immer so viele Kerkos. Bei meinem habe ich > jetzt gerade 3 Stück. Daher bin ich stutzig geworden. Es kommt doch immer drauf an, was man da grad an Schaltung hat. Nach meiner Erfahrung gibt es keinerlei generelle Regel, die man bloß sklavisch befolgen muß und schon stellt sich der Erfolg ein. Das magst du jetzt nicht gern hören, weil du dir unsicher bist und nach einem greifbaen Halt suchst. Aber vielleicht helfen die folgenden Daumen-Regeln etwas: 1. Achte auf eine möglichst durchgängige Massefläche, denn ein sauberes Massepotoential ist für alle Schaltungen wünschenswert. Denk aber nicht bei "durchgängig" an eine reine Massefläche, sondern besser so, daß die Wege von den Masseanschlüssen all der Bauteile zueinander möglichst glatt und nicht "zermäandriert" sein sollten. Sozusagen Inseln wo andere Verbindungen drin laufen, sind OK, solange die Ströme in der Masse beidseitig drumherum fließen können. Flächenfüllung mit GND nach korrektem Routen der Masseanschlüsse ist OK. Flächenfüllung mit VCC oder anderen sonstigen Rails ist eher sehr unsinnig. Da kann man ganz normale Leiterzüge nehmen und dann in der Nähe des zu versorgenden BE einen Stützkondensator setzen. 2. Bei Mikrocontrollern mit vielen VCC-Anschlüssen sollte man auch mehrere Kondensatoren nehmen, aber das muß kein Rudel sein. Wenn die VCC Pins an allen 4 Seiten vorkommen, dann nehme ich zumeist auch 4 Kondensatoren. Das reicht, auch wenn es insgesamt 6 oder 7 mal VCC Pins gibt. 3. Bei OpV's kommt es auf Typ und Anwendung an, einen AD8000 wird man auf alle Fälle abblocken, bei einem lahmen NF-OpV wird man das nicht so nötig sehen. 4. Mit ein bissel Erfahrung kriegt man ein Gefühl dafür, ob und wo eventuell noch weitere Abblock-Kondensatoren sinnvoll sind. Pauschal gesagt, braucht man so etwas eher selten. 5. Mit nah an den abzublockenden Pins ist nicht gemeint, daß man sich dafür krumm machen müßte, ein Zentimeter ist auch OK. Wichtig ist dort, daß der Massenanschluß ebenfalls einen kurzen Weg zum Kondensator hat. 6. Die berüchtigten 100nF/0603 sind nicht ohne Grund für unsereinen die erste Wahl: sie sind mechanisch klein genug für die Schaltung, groß genug für die Pinzette beim Löten, elektrisch groß genug, um ordentlich die allermeisten BE abblocken zu können und elektrisch klein genug, um bei den Frequenzbereichen der meisten BE noch als Kondensator zu wirken. Obendrein sind sie DIE Massenware und überall erhältlich zu moderaten Preisen. Also, laß deine Intuition wirken und übertreibe es mit den Kondensatoren nicht. W.S.
W.S. schrieb: > 2. Bei Mikrocontrollern mit vielen VCC-Anschlüssen sollte man auch > mehrere Kondensatoren nehmen, aber das muß kein Rudel sein. Wenn die VCC > Pins an allen 4 Seiten vorkommen, dann nehme ich zumeist auch 4 > Kondensatoren. Das reicht, auch wenn es insgesamt 6 oder 7 mal VCC Pins > gibt. Eine sehr gute Idee sich den Angaben des Herstellers zu widersetzen! Ach du bist W.S. damit bist du entschuldigt.
Wie schon geschrieben wurde, grundsätzlich mal ins Datenblatt bzw. in die Application Notes sehen. Die meisten Hersteller geben Empfehlungen ab. Ich arbeite mit FPGAs, da ist es etwas schwieriger, da erst der mit der Anwendung programmierte FPGA sein reales Verhalten hat (Schaltfrequenzen, Anzahl gleichzeitig schaltende Signale etc.). Dabei ist mir mal ein, aus meiner Sicht, sehr gutes Application Note von Xilinx in die Hände gekommen: Power Distribution System (PDS) Design https://www.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp623.pdf Hier darf auch mal Simuliert werden um dem Bauchgefühl etwas Unterfütterung zu geben. Was "nah" ist wird auch behandelt. Dass es auch bessere und schlechtere Orte für Vias bei Stützkondensatoren gibt wird auch behandelt.
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