Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik AVR und C am Ausgang


von Kurt B. (kurt-b)


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AVR, Ausgang geht direkt auf einen Kondensator.

Der AVR wird ebenfalls mit einem Kondensator -gestützt- 
(Versorgungspannung ist ziemlich weich).

Frage: wieweit -schlägt- das Zuschalten des Kondensators am Ausgang auf 
die Versorgung durch (Absinken der Versorgungsspannung und dadurch ein 
interner Reset), anders gesagt, begrenzt der Ausgang den Strom in den C.

C von 0,1 (keramisch).. 10µF (Elko)


 Kurt


(je kleiner der C desto kritischer das Draufschalten)

von Rowland (Gast)


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Würde sagen, der Kondensator schließt dem AVR-Pin sogar kurz, 
kurzzeitig. Wärend des Pin-Umschaltens fließt dann sicherlich kurzzeitig 
der Pin-Kurzschlusstrom (weiß nicht, inwieweit dieser intern begrenzt 
wird) und beeinflusst die Versorgungsspannung, trotz 100nF.

Schlüsselfrage: Was hat ein 10µF-C am Pin zu suchen?

von Mr. X (Gast)


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Kurt Bindl schrieb:
> AVR, Ausgang geht direkt auf einen Kondensator.

Sch..ß Schaltungsdesign. Was soll so etwas?

von Kurt B. (kurt-b)


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Rowland schrieb:
> Würde sagen, der Kondensator schließt dem AVR-Pin sogar kurz,
> kurzzeitig.

Darum geht's ja, ich will verstehen wieweit sich das auf Internes 
auswirkt.
Die Versorgung kann ich stützen, nur will ich wissen wieviel 
"Kurzschlusstrom" wirklich fliesst und kann dann abschätzen wie 
niederohmig die Stützung der Versorgung sein muss.


> Schlüsselfrage: Was hat ein 10µF-C am Pin zu suchen?


Stützkondensator des vom AVR-Pin direkt versorgten Verbrauchers.


 Kurt

von Kurt B. (kurt-b)


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Mr. X schrieb:
> Kurt Bindl schrieb:
>> AVR, Ausgang geht direkt auf einen Kondensator.
>
> Sch..ß Schaltungsdesign. Was soll so etwas?

Knausrigkeit um Platz und Strom zu sparen.

Ich kann einen Serienwiderstand setzen um den Kondensator -langsam- zu 
laden, den Platz dafür hab ich reserviert.
Jedoch will ich keinen Spannungsabfall, ev. kommt eine Drossel hin.

 Kurt

von Rowland (Gast)


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Ich weiß nicht, dass klingt so nach dem Motto: "Wenn Gewalt nicht hilft, 
dann hilft nur mehr Gewalt". Ob das der richtige Ansatz ist?

Ein µC ist kein Leistungsbauteil. Schließ am AVR-Pin eine Endstufe nebst 
eigener Versorgung an, dann kannst Du beliebig große Kapazitäten 
umladen.

von chris (Gast)


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ausgang wird definitiv kurzgeschlossen wie Rowland schrieb, wenn man ein 
oszi hätte könnte man ja mal gucken wie es am PIN beim schalten und auf 
der VCC aussieht. Achtung reset möglich wenn nicht entsprechend 
beschaltet


>> Die Versorgung kann ich stützen, nur will ich wissen wieviel
>> "Kurzschlusstrom" wirklich fliesst und kann dann abschätzen wie
>> niederohmig die Stützung der Versorgung sein muss.

grundsätzlich ab 100nF VCC-GND aufwärts OSZI vorhanden??

>> direkt versorgten Verbrauchers
 welche last von was reden wir denn da??

von Kurt B. (kurt-b)


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Rowland schrieb:
> Ich weiß nicht, dass klingt so nach dem Motto: "Wenn Gewalt nicht
> hilft,
> dann hilft nur mehr Gewalt". Ob das der richtige Ansatz ist?
>
> Ein µC ist kein Leistungsbauteil. Schließ am AVR-Pin eine Endstufe nebst
> eigener Versorgung an, dann kannst Du beliebig große Kapazitäten
> umladen.

Soweit will ichs nicht treiben, die Umladung des C kann ja -dauern-, ich 
möchte verstehen wie -schnell- ich es machen kann ohne dem AVR zu 
schaden und ohne einen Reset zu riskieren.


 Kurt

von Vn N. (wefwef_s)


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Kurt Bindl schrieb:
> anders gesagt, begrenzt der Ausgang den Strom in den C.

Der Ausgang wird irgendwann in Sättigung gehen und damit den Strom 
begrenzen. Am beispiel des Mega168 wären das bei 2,7V Versorgung ca. 
25-30mA bei Raumtemperatur, bei 5V Versorgung ist bei 80mA noch nicht 
Schluss.

von W.S. (Gast)


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Kurt Bindl schrieb:
> Darum geht's ja, ich will verstehen wieweit sich das auf Internes
> auswirkt.

Ein Kondensator direkt am µC-Pin? Sowas ist extrem schlechte 
Schaltungstechnik, egal um was für einen Controller es sich handelt.

Ist der Pin ein Ausgang, dann arbeitet er bei jedem Umschalten gegen 
eine steife Spannungsquelle und bei L/H Flanken ist es dann oft so, daß 
die Brown-Out Schaltung im µC zuschlägt, weil der Pin ja nen Kurzschluß 
zwischen Kondensator und VCC herstellt.

Ist der Pin ein Eingang, dann sieht das erstmal nicht so dramatisch aus, 
aber man kann auch da fette Querströme im Umschaltpunkt oder wilde 
Oszillationen verursachen, wenn der Pin kein Schmitt-trigger Verhalten 
aufweist.

Übrigens: das Gleiche gilt auch für den Anschluß eines Leistungs-FET an 
ein Portpin. Auch dort ist immer ein Vorwiderstand zum Begrenzen der 
Umladeströme anzuraten.

W.S.

von Kurt B. (kurt-b)


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chris schrieb:
> ausgang wird definitiv kurzgeschlossen wie Rowland schrieb, wenn
> man ein
> oszi hätte könnte man ja mal gucken wie es am PIN beim schalten und auf
> der VCC aussieht. Achtung reset möglich wenn nicht entsprechend
> beschaltet
>
>>> Die Versorgung kann ich stützen, nur will ich wissen wieviel
>>> "Kurzschlusstrom" wirklich fliesst und kann dann abschätzen wie
>>> niederohmig die Stützung der Versorgung sein muss.
>
> grundsätzlich ab 100nF VCC-GND aufwärts OSZI vorhanden??
>
>>> direkt versorgten Verbrauchers
>  welche last von was reden wir denn da??

0,5 mA, jedoch durch Stützkondensator -belastet-.
Es geht also nur um den Einschaltstoss.

Oszi ist da.


 Kurtz

von Georg G. (df2au)


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Kurt Bindl schrieb:
> 0,5 mA

Dann spendier doch 470Ohm als Reihenwiderstand. Damit ist der Ladestrom 
in vernünftigen Bahnen und das Viertel Volt Spannungsabfall wirst du 
noch verkraften.

von Kurt B. (kurt-b)


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vn nn schrieb:
> Kurt Bindl schrieb:
>> anders gesagt, begrenzt der Ausgang den Strom in den C.
>
> Der Ausgang wird irgendwann in Sättigung gehen und damit den Strom
> begrenzen. Am beispiel des Mega168 wären das bei 2,7V Versorgung ca.
> 25-30mA bei Raumtemperatur, bei 5V Versorgung ist bei 80mA noch nicht
> Schluss.

Ich rechne mal mit 100 mA, das müsste ohne Probleme gehen, denn die 
Versorgung kann ich ausreichend stützen.

Andererseits kann ich diesen Wert verwenden um meinen R_vor zu 
bestimmen, bzw. die Drossel auszuwählen die ja dann ihren induktiven 
Widerstand in die Schale wirft.


 Kurt

von Julian B. (julinho)


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Kondensator am Ausgang ist ein NOGO, vielleicht macht es der uC 100 mal 
mit und dann erst die Grätsche.

Als Workaround: Kondensator über Pullup laden und dann erst auf Ausgang 
schalten.

von Kurt B. (kurt-b)


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Georg G. schrieb:
> Kurt Bindl schrieb:
>> 0,5 mA
>
> Dann spendier doch 470Ohm als Reihenwiderstand. Damit ist der Ladestrom
> in vernünftigen Bahnen und das Viertel Volt Spannungsabfall wirst du
> noch verkraften.

Nein, das kann ich eben nicht verkraften, darum geht ja das ganze 
Geknausere.

Ich werde mich mit einer Drossel anfreunden die viel H und wenig R hat, 
damit bin ich dann aus dem Schneider und der Pin bricht sich nichts ab, 
und! ich hab keinen Spannungsabfall am Verbraucher.

Die Begrenzerdioden werden die Abschaltflanke schon wegstecken,
heisst für mich: Pin auf Eingang schalten dann gibt's keinen induktiven 
Puls.


 Kurt

von Kurt B. (kurt-b)


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Julian Baugatz schrieb:
> Kondensator am Ausgang ist ein NOGO, vielleicht macht es der uC
> 100 mal
> mit und dann erst die Grätsche.
>
> Als Workaround: Kondensator über Pullup laden und dann erst auf Ausgang
> schalten.

Ja das hab ich mir auch schon überlegt, jedoch bei internen 80k und 0,5 
mA ist das nicht besonders berauschend.



 Kurt

von Kurt B. (kurt-b)


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W.S. schrieb:
> Kurt Bindl schrieb:
>> Darum geht's ja, ich will verstehen wieweit sich das auf Internes
>> auswirkt.
>
> Ein Kondensator direkt am µC-Pin? Sowas ist extrem schlechte
> Schaltungstechnik, egal um was für einen Controller es sich handelt.
>
>
> Übrigens: das Gleiche gilt auch für den Anschluß eines Leistungs-FET an
> ein Portpin. Auch dort ist immer ein Vorwiderstand zum Begrenzen der
> Umladeströme anzuraten.
>

Ja, den hab ich auch drin und der wird über 100k angesteuert.

Das mit der kapazitiven Belastung ist mir eigentlich bekannt, und auch 
das das Gebilde dann zum Schwingen neigt auch.

Naja, ich werd wohl die Drossel nehmen, das scheint die ausreichend gute 
Lösung zu sein.

 Kurt

von Stefan N. (stefan_n)


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Warum nicht einfach ein Transistor zum Schalten des Verbrauchers?

von Julian B. (julinho)


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Kurt Bindl schrieb:
> Ja das hab ich mir auch schon überlegt, jedoch bei internen 80k und 0,5
> mA ist das nicht besonders berauschend.

Sind bei 100n ca. 50ms.

Du musst den Kondensator ja auch nicht ganz voll laden, Hauptsache er 
ist nicht leer wenn du den Ausgang auf H schaltest.

von Wilhelm F. (Gast)


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Stefan Noack schrieb:

> Warum nicht einfach ein Transistor zum Schalten des Verbrauchers?

Das macht bei einer Stückzahl von einer Million auch eine Million 
Transistoren mehr.

;-)

von Floh (Gast)


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Solang der Kondensator einigermaßen klein ist, sehe ich da keine 
Probleme.
So im 100nF-Bereich maximal ist in Ordnung, ein Mosfet direkt am uC wäre 
ja auch nichts anderes.
Der Pin wird dann seinen maximalen Kurzschlussstrom treiben, da die 
internen FETs des Ausgangs im Abschnürbereich arbeiten. Das ist beim AVR 
ungefähr 40 - 50 mA.
Je öfter man allerdings schaltet, desto mehr steigt die Verlustleistung 
in dem Ausgangs-FET an. Treibt mans zu weit, geht der FET kaput und der 
Pin lässt sich nicht mehr schalten.

von Wilhelm F. (Gast)


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Floh schrieb:

> Der Pin wird dann seinen maximalen Kurzschlussstrom treiben, da die
> internen FETs des Ausgangs im Abschnürbereich arbeiten. Das ist beim AVR
> ungefähr 40 - 50 mA.

Kann da kein Brown-Out auftreten?

von Kurt B. (kurt-b)


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Julian Baugatz schrieb:
> Kurt Bindl schrieb:
>> Ja das hab ich mir auch schon überlegt, jedoch bei internen 80k und 0,5
>> mA ist das nicht besonders berauschend.
>
> Sind bei 100n ca. 50ms.
>
> Du musst den Kondensator ja auch nicht ganz voll laden, Hauptsache er
> ist nicht leer wenn du den Ausgang auf H schaltest.

Der wird aber nicht geladen weil die 0.5 mA (Konstantstromquelle) das 
wegfressen was der Pull-gegen + bringt.

Die Konstantstromquelle funktioniert schon bei <1V.


 Kurt

von Floh (Gast)


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Wilhelm F. schrieb:
> Kann da kein Brown-Out auftreten?

Brown-Out heißt ja dass die Versorgungsspannung unter die eingestellte 
Grenze sinkt.
Im beschriebenen Fall (Kondensator an Pin) wäre ja der FET im 
Abschnürbereich der "Ladewiderstand". Wenn natürlich die 
Versorgungsspannung nicht ausreichend gepuffert ist oder keine 50mA 
liefern kann, wird die Versorgungsspannung zusammenbrechen -> Brown Out.

Ansonsten tut das, begrenzt wird die Regelmäßigkeit des Einschaltens 
durch die maximale Verlustleistung im Ausgangstreiber des Controllers, 
bis der durchbrennt.

von Kurt B. (kurt-b)


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Stefan Noack schrieb:
> Warum nicht einfach ein Transistor zum Schalten des Verbrauchers?

Platzproblem.
(und das mit dem C war bei der Entwicklung der Platine nicht relevant, 
da hing nur ein R (ohmscher Verbraucher) dran)


 Kurt

von Wilhelm F. (Gast)


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Floh schrieb:

> Wilhelm F. schrieb:
>> Kann da kein Brown-Out auftreten?
>
> Brown-Out heißt ja dass die Versorgungsspannung unter die eingestellte
> Grenze sinkt.
> Im beschriebenen Fall (Kondensator an Pin) wäre ja der FET im
> Abschnürbereich der "Ladewiderstand". Wenn natürlich die
> Versorgungsspannung nicht ausreichend gepuffert ist oder keine 50mA
> liefern kann, wird die Versorgungsspannung zusammenbrechen -> Brown Out.
>
> Ansonsten tut das, begrenzt wird die Regelmäßigkeit des Einschaltens
> durch die maximale Verlustleistung im Ausgangstreiber des Controllers,
> bis der durchbrennt.

Es ist sicher eine Frage, wie der Halbleiter intern aufgebaut ist, und 
welche Spannungsabfälle dort noch so auftreten, die man außen gar nicht 
messen kann.

Ich machte mal ein Experiment mit einen 80535. Dort können die Pins laut 
Datenblatt nur Sinkströme treiben, und zwar nur ein TTL-Fanout, und das 
sind 1,6mA. Das sieht ja zunächst mal ziemlich schwächlich aus. Aber ich 
klemmte da eine gelbe LED ohne Vorwiderstand dran. Die leuchtete dann 
orange statt gelb, also der Pinstrom war schon in der Nähe von bestimmt 
200..300mA.

Diesen Versuch machte ich aber auch in der Absicht, µC und LED zu 
verheizen, es gelang aber nicht.

Ansonsten hat man aber die Maximum Ratings zu beachten, und die werden 
bei einer geschalteten Kapazität bestimmt überschritten.

von Kurt B. (kurt-b)


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Floh schrieb:
> Solang der Kondensator einigermaßen klein ist, sehe ich da keine
> Probleme.
> So im 100nF-Bereich maximal ist in Ordnung, ein Mosfet direkt am uC wäre
> ja auch nichts anderes.
> Der Pin wird dann seinen maximalen Kurzschlussstrom treiben, da die
> internen FETs des Ausgangs im Abschnürbereich arbeiten. Das ist beim AVR
> ungefähr 40 - 50 mA.
> Je öfter man allerdings schaltet, desto mehr steigt die Verlustleistung
> in dem Ausgangs-FET an. Treibt mans zu weit, geht der FET kaput und der
> Pin lässt sich nicht mehr schalten.

Die Schalthäufigkeit ist vernachlässigbar, liegt im Minutenbereich.


 Kurt

von Georg G. (df2au)


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Kann eigentlich noch jemand Kopfrechnen? Welche Energie steckt in einem 
Kondensator mit 0.1uF bei 5V? Das ist etwas mehr als 1 Nanowattsekunde. 
Selbst, wenn im Ausgangstransistor die gleiche Energie sekündlich 
verbraten wird, stört den das nicht im geringsten. Der kann 20mA 
dauerhaft, hat dann etwa 0.5V Restspannung, verbrät also 10Milliwatt 
ohne rot zu werden.

von Rowland (Gast)


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Georg G. schrieb:
> Welche Energie steckt in einem
> Kondensator mit 0.1uF bei 5V?

Kann eigentlich noch jemand lesen? Der Fragende will bis 10µF an einen 
Pin anschließen. Auch zielte die Frage eher in die Richtung, ob die 
Versorgungsspannung durch das brutale Umladen zusehr einbricht.

von Georg G. (df2au)


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Kurt Bindl schrieb:
> C von 0,1 (keramisch).. 10µF (Elko)

Und selbst 10uF wären nur 125 Mikrowattsekunden. Also thermisch auch 
überhaupt kein Problem.

Einen Brownout kann man schon dadurch verhindern, dass man einen etwas 
größeren Stützkondensator zwischen VCC und GND legt. Der endliche 
Widerstand des Ausgangstransistors tut ein Übriges.

Was spricht eigentlich dagegen, einfach mal einen Port mit 10uF zu 
beschalten und dann VCC auf ein Scope zu legen?

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