Hallo zusammen,
in der Letzten Zeit hab ich ein paar Thread gehabt, bei denen wegen fehlender Kondensatoren komische Phänomene aufgetaucht sind. Darum also nun dieser Thread. Bei manchen reicht es scheinbar aus einfach nur die Spannung an die Pins zu bringen
Ein paar Links vorweg ...
- rn-wissen.de - Abblockkondensator recht guter Beitrag zu dem Thema.
Der Link unten auf der Seite (Cypress AN1032: Using Decoupling Capacitors) funktioniert leider nicht mehr. Man kann die Info aber im Internet über Suchmaschinen finden. Siehe hier ... AN1032 - Using Decoupling Capacitors - Cypress Semiconductor Die ApplicationNote ist echt interessant.
- bascom-forum.de - Projekt Tacho Beispiel für Probleme wegen fehlender Kondensatoren
- avr-praxis.de - Display zeigt komische Symbole an hier liegt die Vermutung auch nahe.
Das Problem ist vor allem das man diese Kondensatoren meißt im Schaltplan nicht eingezeichnet hat oder die eingezeichneten auf der Platine falsch verteilt hat. Man sieht es also erst auf einem Foto der Platine was da wirklich fehlerhaft ist. Außerdem kommt es auch sehr auf die Leiterbahnführung an. Wenn man Leitungen mit starken Stromschwankungen (LED-Anzeigen, Relais, Motore, ...) an empfindlichen Bauteilen entlangführt, dann muß man sich nicht wundern wenn es nicht so funktioniert wie es soll. Wenn man dann noch die Kondensatoren vergißt, dann existiert meißt nur noch Chaos in der Schaltung.
Leiterbahnen wirken wie ein Widerstand und eine Spule. Sie arbeiten also als Tiefpaß. Wenn ein Baustein an ihnen Strom benötigt, dann fällt an der Leiterbahn eine Spannung ab. Wenn er schnell Strom benötigt dann bremst die induktive Komponente zusätzlich und die Spannung an diesem Baustein bricht regelrecht zusammen.
Grundsätzlich legt man an jedes Versorgungspin-Pärchen eines ICs einen 100nF Keramikkondensator. Um Größe zu sparen nimmt man für sowas Multilayer-Kondensatoren. Die gibt es zusätzlich noch mit verschiedenen Keramiksorten für das Dielektrikum (die Isolierschicht). Man kann guten Gewissens zu X7R oder auch Z5U greifen. Man will ja keine zeit- oder frequenzgenauen Dinge bauen sondern nur Energie zwischenspeichern. Also reichen 20% Toleranz absolut aus. Diese 100nF Keramikkondensatoren haben einen niedrigen Innenwiderstand und können sehr schnell Energie nachliefern wenn sie benötigt wird. Da die Kapazität aber auch nicht sonderlich groß ist sind sie auch entsprechend schnell leer. Wenn Bauteile also größere Energiemengen benötigen (Mikrocontroller, LED-Displays, Relais, Motore, ...) dann legt man parallel dazu noch einen kleinen Elko mit 10µF bis 47µF. Der liefert dann langfristiger Energie. Da Elkos aber einen höheren Innenwiderstand haben und der Folienwickel im Inneren eine Induktivität hat, liefert er langsamer nach und kann darum sehr kurze Pulse nicht ausgleichen. Die beiden Kondensatoren unterstützen sich also gegenseitig. Keiner von beiden ist überflüssig. Bei manchen ICs sind sogar drei Kondensatoren vorhanden (zB 1nF, 100nF 10µF).
Wie man sieht sollen die Kondensatoren einem Baustein genug Energie liefern wenn er mal etwas mehr Strom benötigt (Pufferwirkung). Sie haben aber noch eine andere Funktion. Wenn der Baustein mit hohen Frequenzen oder steilen Signalflanken arbeitet, dann breiten sich diese über die Versorgungsleitungen zu den anderen Bausteinen aus. Diese Störsignale können zum Beispiel bei einer ADC-Messung das Ergebnis stark verfälschen. Diese Frequenzen werden von den Kondensatoren kurzgeschlossen (Sieb-, Abblockwirkung).
...
..
.
to be continued
... weiter gehts
in der Letzten Zeit hab ich ein paar Thread gehabt, bei denen wegen fehlender Kondensatoren komische Phänomene aufgetaucht sind. Darum also nun dieser Thread. Bei manchen reicht es scheinbar aus einfach nur die Spannung an die Pins zu bringen
Ein paar Links vorweg ...
- rn-wissen.de - Abblockkondensator recht guter Beitrag zu dem Thema.
Der Link unten auf der Seite (Cypress AN1032: Using Decoupling Capacitors) funktioniert leider nicht mehr. Man kann die Info aber im Internet über Suchmaschinen finden. Siehe hier ... AN1032 - Using Decoupling Capacitors - Cypress Semiconductor Die ApplicationNote ist echt interessant.
- bascom-forum.de - Projekt Tacho Beispiel für Probleme wegen fehlender Kondensatoren
- avr-praxis.de - Display zeigt komische Symbole an hier liegt die Vermutung auch nahe.
Das Problem ist vor allem das man diese Kondensatoren meißt im Schaltplan nicht eingezeichnet hat oder die eingezeichneten auf der Platine falsch verteilt hat. Man sieht es also erst auf einem Foto der Platine was da wirklich fehlerhaft ist. Außerdem kommt es auch sehr auf die Leiterbahnführung an. Wenn man Leitungen mit starken Stromschwankungen (LED-Anzeigen, Relais, Motore, ...) an empfindlichen Bauteilen entlangführt, dann muß man sich nicht wundern wenn es nicht so funktioniert wie es soll. Wenn man dann noch die Kondensatoren vergißt, dann existiert meißt nur noch Chaos in der Schaltung.
Leiterbahnen wirken wie ein Widerstand und eine Spule. Sie arbeiten also als Tiefpaß. Wenn ein Baustein an ihnen Strom benötigt, dann fällt an der Leiterbahn eine Spannung ab. Wenn er schnell Strom benötigt dann bremst die induktive Komponente zusätzlich und die Spannung an diesem Baustein bricht regelrecht zusammen.
Grundsätzlich legt man an jedes Versorgungspin-Pärchen eines ICs einen 100nF Keramikkondensator. Um Größe zu sparen nimmt man für sowas Multilayer-Kondensatoren. Die gibt es zusätzlich noch mit verschiedenen Keramiksorten für das Dielektrikum (die Isolierschicht). Man kann guten Gewissens zu X7R oder auch Z5U greifen. Man will ja keine zeit- oder frequenzgenauen Dinge bauen sondern nur Energie zwischenspeichern. Also reichen 20% Toleranz absolut aus. Diese 100nF Keramikkondensatoren haben einen niedrigen Innenwiderstand und können sehr schnell Energie nachliefern wenn sie benötigt wird. Da die Kapazität aber auch nicht sonderlich groß ist sind sie auch entsprechend schnell leer. Wenn Bauteile also größere Energiemengen benötigen (Mikrocontroller, LED-Displays, Relais, Motore, ...) dann legt man parallel dazu noch einen kleinen Elko mit 10µF bis 47µF. Der liefert dann langfristiger Energie. Da Elkos aber einen höheren Innenwiderstand haben und der Folienwickel im Inneren eine Induktivität hat, liefert er langsamer nach und kann darum sehr kurze Pulse nicht ausgleichen. Die beiden Kondensatoren unterstützen sich also gegenseitig. Keiner von beiden ist überflüssig. Bei manchen ICs sind sogar drei Kondensatoren vorhanden (zB 1nF, 100nF 10µF).
Wie man sieht sollen die Kondensatoren einem Baustein genug Energie liefern wenn er mal etwas mehr Strom benötigt (Pufferwirkung). Sie haben aber noch eine andere Funktion. Wenn der Baustein mit hohen Frequenzen oder steilen Signalflanken arbeitet, dann breiten sich diese über die Versorgungsleitungen zu den anderen Bausteinen aus. Diese Störsignale können zum Beispiel bei einer ADC-Messung das Ergebnis stark verfälschen. Diese Frequenzen werden von den Kondensatoren kurzgeschlossen (Sieb-, Abblockwirkung).
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