Hallo, ich verstehe ehrlich gesagt nicht so ganz, wie Bypass Kondensatoren funktionieren können. Mir ist ja durchaus klar, dass Kondensatoren für hochfrequente Spannungen einen äußerst kleinen Widerstand darstellen, aber eben nicht Null. Wenn ich jetzt einen solchen Kondensator beispielsweise an einen VersorgungsPin eines IC hänge muss doch zwangsläufig die gesamte Spannung, also die gewollte Gleichspannung sowie die überlagerte Wechselspannung auch an diesem Kondensator abfallen. Es ist ja keine anderer Widerstand vorhanden. Meine Einzige Erklärung ist, dass mit Hilfe der Leitungswiderstände eine Art Tiefpass gebildet wird, aber so groß sind die Leitungswiderstände nun auch nicht. Ausserdem würde das dann wohl auch nur bei sehr hochfrequenten Störungen funktionieren. Ich danke im Voraus für eure Hilfe gruß Kristian
Den Tiefpass gibt es wirklich, allerdings weniger mit dem Leitungswiderstand als mit der Induktivität der Leitung.
>ass mit Hilfe der Leitungswiderstände eine Art Tiefpass >gebildet wird, aber so groß sind die Leitungswiderstände nun auch nicht. Naja, fast. Es geht aber weniger um die LeitungsWIDERSTÄNDE (Gleichstrom), als mehr um die LeitungsINDUKTIVITÄTEN (Wechselanteile). Diese Wechselanteile (Stromspitzen durch schaltende digitale ICs) können die Versorgungsleitungen nicht aufbringen. dadurch bricht dynamisch die Versorgungsspannung am Pin zusammen. Deshalb baut man Block-Cs induktivitätsarm (kurze Leitungen, kleine Schleifen) an BEIDE Betriebsspannungs-Pins.
>aber so groß sind die Leitungswiderstände nun auch nicht. >Ausserdem würde das dann wohl auch nur bei sehr hochfrequenten Störungen >funktionieren. Schau dir mal die Umschaltzeiten von modernen Chips an. Im Nanosekunden Bereich. Die hochfrequenten Schwingungen sind also vorhanden. Der Bypass C hilft diese klein zu halten. Deshalb sollte man auch pro IC mindestens einen, oft sogar mehrere Bypass Cs haben.
Wenn du schon die HF-Eigenschaften von Kondensatoren betrachtest, dann tu das gefälligst auch für Leitungen. Die haben nämlich auch eine Induktivität und die Transienten, die in einer Schaltung entstehen, verursachetn auf diesen Leitungen ein gehöriges Störfeuer- so und jetzt kommen die Kondensatoren ins Spiel. Sollte jetzt eigentlich auch klar sein, wo man die platziert, oder?
...und das witzige daran ist: im interessierenden Frequenzbereich (erhält man durch Fouriertransformation aus den Flankensteilheiten und Pulslängen) sind die Blockkondensatoren meistens auch schon wieder Induktivitäten ;)
Bensch wrote: > Wenn du schon die HF-Eigenschaften von Kondensatoren betrachtest, dann > tu das gefälligst auch für Leitungen. ... Jo, mach langsam. Hab die Induktiven Eigenschaften der Leitungen nicht bedacht. Macht Sinn. Danke für eure Antworten
Stefan Wimmer wrote: > ...und das witzige daran ist: im interessierenden Frequenzbereich > (erhält man durch Fouriertransformation aus den Flankensteilheiten und > Pulslängen) sind die Blockkondensatoren meistens auch schon wieder > Induktivitäten ;) Dann muss man wahrscheinlich nicht nur die Kondensatoren sondern auch deren Zuleitungen berücksichtigen...
Selbst wenn die Leitungen ideal wären (Impedanz 0, weil bspw. sehr kurz), hätten die Kondensatoren immer noch eine Wirkung, da die HF-Störquellen, die typischerweise in den ICs selbst liegen, keine idealen Spannungsquellen sind, sondern eine von Null verschiedene Impedanz haben. Um bspw. bei 100 nF innerhalb von 1 ns eine Spannungsänderung von 0,1 V hervorzurufen, müssten 10 A fließen. So "gut" sind die Störquellen aber meist nicht.
Angehängte Dateien:
>im interessierenden Frequenzbereich .... sind die Blockkondensatoren meistens
auch schon wieder Induktivitäten ;)
aber das macht überhaupt nichst, solang die gesamt Impedanz unter ~ 1
Ohm bleibt und damit können wir dann den Bereich von 1-300MHz abdecken,
das reicht fürs erste.
Das Bild von Kupfer Michi (Gast) ist hervorragend! Danke! Es zeigt sehr schön, dass man für eine sehr gute (Breitband-)Entkopplung sinnvollerweise mehrere Kondensatoren in abgestuften Werten parallel schalten sollte. Also, neben dem 1-5µF als Tank, die 100n, dann 4,7n und noch 470pF. Damit ergeben sich Werte des Impedanzverlaufs der Entkopplung bis zu fast 1 GHz von unter 1 Ohm. Immer dann, wenn der größere Wert induktiv wird, wirkt der nächst kleinere Wert noch niederohmig kapazitiv. X7R sind dafür meines Wissens ein Muss! Leider gibts die kaum noch unter 500pF. Diese Entkopplung ist nicht nur gut für eine sichere Funktion schneller Schaltungen (auch ein langsamer Takt (einige MHz) an einem modernen FPGA hat durch die schnellen Flanken noch Frequenzanteile weit oberhalb 100 MHz), sonderen auch eine Reduzierung der Störabstrahlung (EMV) sowie die Verbesserung der Störfestigkeit. Will oder muss man sparsam mit Cs umgehen, dann zeigt das Bild auch, dass eine Kombination aus 1µF und 10nF ... 1nF schon einen sehr großen Bereich abdeckt und sinnvoller ist, als die häufig verwendeten 100nF.
>X7R sind dafür meines Wissens ein Muss! Leider gibts die kaum noch unter >500pF. Beide Aussagen ergeben für mich nicht viel Sinn -- oder um es vorsichtiger auszudrücken, ich verstehe sie nicht. Und ja, ich weiß was X7R, NP0 usw. bedeutet, zumindest grob.
>Das Bild ist hervorragend
na wenns dich freut, hier gleich noch eins gratis oben drauf.
Ist jedoch etwas schwerer zu verdauen, zeigt jedoch was weiter Parameter
wie Anschlusslänge und GND Plane Caps bringen.
>Quellenangabe
Ja, desswegen hatte ich auch etwas gezoegert, aber in der Anfangszeit
hatte ich mir solche Sachen ohne Referenz rauskopiert weil ich dachte
sind eigentlich eh nur für mich ... und jetzt lässt sichs nicht mehr so
leicht rekonstruieren.
Ich hoffe es fühlt sich keiner allzusehr auf den Schlips getreten.
>Ich hoffe es fühlt sich keiner allzusehr auf den Schlips getreten.
Nein, ich wollte nur mal darauf hinweisen, weil in diesem Forum sehr
locker mir Copyright und Quellenangaben umgegangen wird. Auch das
beliebte Posten von Datenblättern ist nicht unproblematisch (auch eher
wenig sinnvoll, ein Link auf das Original täte es auch.)
HildeK wrote: > Will oder muss man sparsam mit Cs umgehen, dann zeigt das Bild auch, > dass eine Kombination aus 1µF und 10nF ... 1nF schon einen sehr großen > Bereich abdeckt und sinnvoller ist, als die häufig verwendeten 100nF. Sollte man meinen. Indes: http://download.cypress.com.edgesuite.net/design_resources/application_notes/contents/using_decoupling_capacitors___an1032_12.pdf
HildeK wrote: > Das Bild von Kupfer Michi (Gast) ist hervorragend! Danke! > > Es zeigt sehr schön, dass man für eine sehr gute (Breitband-)Entkopplung > sinnvollerweise mehrere Kondensatoren in abgestuften Werten parallel > schalten sollte. Also, neben dem 1-5µF als Tank, die 100n, dann 4,7n und > noch 470pF. Gnade! - Bitte nicht schon wieder!! (siehe meinen (u. andere) Beiträge in Beitrag "Größe der Abblockkondensatoren")
Stefan Wimmer wrote:
> Gnade! - Bitte nicht schon wieder!!
Ach je. Einmal im Jahr ist ja wohl nicht schlimm (im Vergleich mit
Pegelwandler&Co). Zumal HildeK damals m.W. noch nicht zugegen war.
>Quellenangaben so jetzt haben wirs: das Erste stammt aus einem DB von EPCOS das Zweite: Part 5: PCB Design and Layout http://www.compliance-club.com/keitharmstrong.aspx
>> Gnade! - Bitte nicht schon wieder!! >Einmal im Jahr ist ja wohl nicht schlimm (im Vergleich mit >Pegelwandler&Co). Zumal HildeK damals m.W. noch nicht zugegen war. Korrekt, bin noch nicht sehr lange hier aktiv! Ich denke, das viele Probleme bei elektronischen Schaltungen durch mangelhafte Entkopplung verursacht werden - wie sich immer wieder bei manchen Hilfesuchenden herausstellt. Deshalb wird das Thema IMHO nicht zu oft angesprochen. Und - es ist ein unerschöpfliches Thema ;-) Zu den Quellen: Es gibt da Aufsätze eines gewissen Prof. Dirks. Der geht da sogar noch weiter, indem er vorschlägt, eine Fläche mit VCC, Größe ca. 5cm x 5cm mit möglichst wenig Abstand (70µ, 100µ) zur GND-Fläche als Flächenkondensator zu nutzen. Dieser deckt den obersten Frequnzbereich ab. Alle auf dieser Fläche sitzenden ICs werden daran möchlichst kurz über Vias angebunden, ebenso wie die Gruppe der genannten Cs (lieber zwei Vias mehr als eines zu wenig), die möglichst in der Mitte sitzen sollten. Und, es gibt pro Fläche nur die 1 Gruppe dieser Cs. Die VCC-Fläche wird über ein L mit 1 - 5µH an die allgemeine Stromversorgung angebunden. GND ist eine komplette Lage! Wegen der positiven Erfahrungen in den letzten 15 Jahren und der Einsparung von manchmal 20 oder mehr Cs (bei entsprechenden ASICS) kann ich die Methode nur empfehlen - erfordert natürlich ein professionelles Mehrlagenboard. Das entspricht auch dem zweiten Bild von Kupfer Michi. Nachteile sollten auch nicht verschwiegen werden: Bei FPGAs oder ASICs werden teilweise drei Versogungsspannungen benötigt und damit werden dann auch für die VCC-Flächen entsprechend viele Lagen gebraucht. Das ist sicher teuerer als viele Cs, aber das Ergebnis spricht für sich. Als Kerkos sollten X7R verwendet werden (wie ich schon bemerkte). Die Theorie dazu habe ich nicht im Kopf, aber diese haben eine höheren Verlustfaktor und der soll entstehende Resonanzen (mit den parasitären Induktivitäten) verringern bzw. dämpfen. Deshalb sind hier NP0 nicht geeignet und leider schreiben die Datenblätter manchmal, vorzugsweise bei kleinen Werten: 'X7R oder besser ...' - was für diese Anwendung eher schlechter ist. @ Andreas Kaiser (a-k) Das Cypress-Papier zeigt interessante Probleme auf. Wir haben die von mir erwähnte Anordung auch schon durchgemessen - ohne diese Resonanzen zu sehen. Vielleicht keine X7R, vielleicht keine kurzen und fetten Anbindungen an die Flächen - meine Cs sind im Idealfall auch auf der gegenüberliegenden Platinenseite und nicht direkt am Pin des IC. Heißt das, es führen doch viele Wege nach Rom?
Angehängte Dateien:
-
suche.gif
9,8 KB
HildeK wrote: >>> Gnade! - Bitte nicht schon wieder!! > >>Einmal im Jahr ist ja wohl nicht schlimm (im Vergleich mit >>Pegelwandler&Co). Zumal HildeK damals m.W. noch nicht zugegen war. > Korrekt, bin noch nicht sehr lange hier aktiv! ...die Suchfunktion hast Du aber schon entdeckt? :-) > Ich denke, das viele Probleme bei elektronischen Schaltungen durch > mangelhafte Entkopplung verursacht werden - wie sich immer wieder bei > manchen Hilfesuchenden herausstellt. Deshalb wird das Thema IMHO *nicht* > zu oft angesprochen. ...aber sicher auch nicht zu selten (siehe Bildchen - speziell die letzte Zeile) !!
>...die Suchfunktion hast Du aber schon entdeckt? :-)
Ja schon - aber: ich habe nichts gesucht und nichts gefragt, nur
geantwortet bzw. kommentiert.
Hi, das war jetzt KEIN Vorwurf. Ich fand's nur bei über 500 Threads (nicht Beiträgen!) etwas -ähhh-verwegen zu schreiben, dass das Thema "nicht zu oft" aufgekocht werden kann... :-)))
>Ich fand's nur bei über 500 Threads (nicht Beiträgen!) etwas >-ähhh-verwegen zu schreiben, dass das Thema "nicht zu oft" aufgekocht >werden kann... Da hast du wohl recht - die Zahl war mir tatsächlich nicht bewusst ...
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