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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik zwei kl. Verständnisfragen


Autor: Andreas (Gast)
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Abend,

hab zwei kleine Verständnisfrage:

1. überall liest man, dass der Kondensator zur Stabilisierung der 
Eingangsspannung bzw. Versorgungsspannung VCC bei einem µC nicht zu weit 
von diesem weg sitzen darf... warum ist das so?? wie entstehen da 
störungen, wenn er weiter sitzt?


2. was ist genau der Unterschied zwischen der SPI mit 6pins und mit 
10pins (gut bei den 10pins hab ich ne menge an GND-Support (warum?) - 
Leider steht bei den von mir durchgeschauten Artikeln nicht der Vor- 
oder Nachteil etc. da...

Andreas

Autor: Tom (Gast)
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zu 1:
Viele Digitalschaltkreise haben eine stark schwankende Stromaufnahme. 
Insbesondere kommen sehr kurze (Nanosekunden) Stromspitzen vor. Ohne 
Kondensator würde dies zu großen Spannungsabfallen auf den 
Versorgungsleitungen führen. Diese können Messfehler verursachen, oder 
im Extremfall auch  einen Reset auslösen. Der Kondensator puffert die 
Stromspitzen ab, in seiner Funktion als Ladungsspeicher kann er die 
Stromspitzen übernehmen, ohne in seiner Spannung wesentlich 
einzuknicken. Jetzt gibt es nur noch den Spannungsabfall des Strompulses 
auf der Leitung zwischen dem Kondensator und dem IC, daher soll diese 
kurz sein.

zu 2: habe ich mich auch schon gefragt ...

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Zu 2: Warum hat ein 40-poliges Festplattenkabel auf jeder zweiten Ader 
GND?? - Richtig, als Abschirmung zwischen den schnell zappelnden 
Datenleitungen (und Adressleitungen), wodurch die gewünschte 
Datenübertragungsrate erst möglich wurde.

Der 10-polige ISP-Anschluss hat auch GND zwischen den zappelnden 
Leitungen und ist dadurch störunempfindlicher (längere Leitung möglich) 
als der 6-polige.

...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Andreas

>1. überall liest man, dass der Kondensator zur Stabilisierung der
>Eingangsspannung bzw. Versorgungsspannung VCC bei einem µC nicht zu weit
>von diesem weg sitzen darf... warum ist das so?? wie entstehen da
>störungen, wenn er weiter sitzt?

Ja. Ein lange Leitung hat a) eine höheren Widerstand und b) ein höhere 
Induktivität. Letzteres ist das entscheidende Kriterium für die 
Hochfrequenz. Deshalb sollten die keramischn Kondensatoren (meist 100nF) 
möglichst nah am IC sitzen. Wobei am AVR & Co auch 2 cm noch als nah 
gelten.

>2. was ist genau der Unterschied zwischen der SPI mit 6pins und mit
>10pins (gut bei den 10pins hab ich ne menge an GND-Support (warum?) -
>Leider steht bei den von mir durchgeschauten Artikeln nicht der Vor-
>oder Nachteil etc. da...

Das mit den zusätzlichen Massepins ist zwar prinzipiell richtig, ist 
aber hier von untergeordneter Bedeutung. Das Problem ist vielmehr die 
Verfügbarkeit. Den 10pol Wannenstecker +Buchse gibts leicht überall, den 
6pol fast nirgendwo.

MfG
Falk


Autor: Thorsten (Gast)
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Zu 1.

Ich denke dies sind nicht unbedingt Stützkondensatoren, sondern vielmehr 
Abblockkondendatoren (Bypass C). Wie oben richtig erwähnt, kommt es bei 
digitalen ICs bei jedem Umschaltvorgang zu hohen Stromspitzen. Diese 
gilt es von Versorgungsspannungspins der ICs fernzuhalten. Der Bypass C 
hat nun die Aufgabe, bei der erwarteten Frequenz den Spitzen einen 
niederohmigen Pfad nach Gnd zu schaffen. Deshalb sind die 100nF Kerkos 
so beliebt dafür, weil diese bei einigen wenigen MHz ihre 
Resonazfrequenz haben und somit dort den Pfad nach Gnd schaffen.

Dies ist auch der Grund, warum bei HF Anwendungen mehrere KerKos 
parallel
geschaltet werden (z.B. noch 100pF), um mehreren Frequenzen einen Weg 
nach Gnd zu bereiten. Merke: Je höher die Frequenz, desto kleiner die 
notwendige Kapazität!!

Autor: Christian (Guest) (Gast)
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Zu 2:
bei kurzen Leitungen ist das zu vernachlässigen.

Manchmal liest man:
ab 30 cm wird es kritisch, andere nehmen 1m Zuleitung.

Die Qualität der Leitung geht auch ein, lose
leitungen , die eine Schleife bilden (zB frei verdrahtung
mit unterschiedl. Länge)
machen auch probleme.


Eine Leitung ist als eine Folge von
C und L
anzusehen => Koppeln + Verluste (Rs drin)
Einkopplung, störung von außen, ...

C und L hängen vom Aufbau ab.

Gruss,
c

Autor: Dieter Werner (Gast)
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> weil diese bei einigen wenigen MHz ihre Resonazfrequenz haben und
> somit dort den Pfad nach Gnd schaffen.

Das ist leider genau verkehrt herum, ein Kondensator wird bei (Serien) 
Resonanz hochohmig und darüber wirkt er induktiv.

Der Stütz-, Abblock-, oder Bypasskondensator muss deshalb immer 
unterhalb seiner Eigenresonanzfrequenz betrieben werden.
Um eine möglichst große Bandbreite abzudecken werden dann verschiedene 
Kapazitätswerte parallelgeschaltet um immer mindestens den kleinsten 
noch unterhalb der Resonanz aber die größeren zum Stützen 
längerdauernder Belastungen zu haben.

Autor: Thorsten (Gast)
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mmmh, ich bin der Meinung, dass sich bei Serienresonanz der kap. 
Blindwiderstand und ind. Blindwiderstand kompensieren und somit nur noch 
der ohmsche Teil wirkt (der bei einem C ja sehr klein ist->niederohmig). 
Oberhalb der Serienresonanzfrequenz wird der C dann wie Du sagst 
induktiv.

(siehe auch in angehängter AN)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Dieter Werner

>Das ist leider genau verkehrt herum, ein Kondensator wird bei (Serien)
>Resonanz hochohmig und darüber wirkt er induktiv.

Ich würde mal eher sagen dass er bei Resonanz seinen geringsten 
Widerstand hat. Siehe auch die diversen Messkurven. Es ist eine 
SERIENschwingkreis, auch Saugkreis genant. Ein PARALLELSchwingkreis 
istbei Resonanz hochohmig.

>Der Stütz-, Abblock-, oder Bypasskondensator muss deshalb immer
>unterhalb seiner Eigenresonanzfrequenz betrieben werden.

Nö. Man kann (und TUT!) ihn auch EINIGES oberhalb der Resonanzfrequenz 
problemlos einsetzten.

http://www.signalintegrity.com/Pubs/straight/resonance.htm

MFG
Falk

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