Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik xmega128a4u abblockkondensatoren


von EinWort (Gast)


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Ich weiß, daß das Thema "Abblockkondensatoren" in diesem Forum schon 
mehrfach und sehr intensiv diskutiert wurde. Trotzdem bin ich ein wenig 
unsicher.
Ich entwerfe im Augenblick eine Schaltung, die den ATxmega128a4u 
verwendet und im Prototypenaufbau funktioniert auch alles, wie ich mir 
das wünsche.
Ich bin jetzt an dem Punkt, daß ich aus dem Prototypen einen 
vollständigen Schaltplan und Platinenlayout entwerfen möchte. Dabei bin 
ich nun bei der Dimensionierung der Abblockkondensatoren für genannten 
uC ein wenig ins Stocken geraten:
Ich betreibe den uC mit ca. 30Mhz (Baudratenquarz 14,512Mhz * 2). Laut 
Application-Note von Atmel soll (nach der altbekannten Fausregel) an 
jeden Versorungspin ein 100nF-Keramikkondensator und davor noch eine 
10uH Induktivität mit 10uF Kondensator. Die Induktivität und den großen 
Kondensator lass ich weg, da der uC aus einem Schaltregler mit 
ausreichend großem Ausgangskondensator versorgt wird und ich keinen ADC 
verwende (rein digitale Schaltung). Jedoch sind die 
100nF-Keramikkondensatoren (in meinem Fall 0402 und 50V) laut 
Datenblätter der Hersteller in dem Frequenzbereich eine Induktivität.
Das studieren der Kondensatordatenblätter hat ergeben, daß <=22nF 
Kondensatoren wesentlich besser geeignet wären als Abblockkondensatoren 
bei dieser Taktfrequenz. Ich kann zumindest den Takt mit den 
100nF-Kondensatoren (in meinem nicht repräsentativen Prototypenaufbau, 
bei dem 100nF SMD-MLCC direkt an die Pins gelötet sind) noch sehr 
deutlich am Oszilloskop erkennen.
Nun meine Frage(n): Macht es Sinn kleinere Abblockkondensatoren zu 
verwenden? Sollte man mehrere 22nF parallel pro Versorgungspinpärchen 
schalten (wie in Cypress AN1032 vorgeschlagen) oder reicht einer pro 
Versorgungspinpärchen? Der uC soll nur digitale Ein-/Ausgänge ansteuern 
(andere ICs, keine großen Lasten) und ein bisschen rechnen, so daß keine 
großen (Dauer-)Ströme zu erwarten sind.

von Karl M. (Gast)


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Hallo Unbekannt,

siehe Dir doch bitte auch alle Atmel Application Notes zu diesen Themen 
an, dort findest Du alle HowTo have a nice Atmel AVR.

von User (Gast)


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EinWort schrieb:
> Jedoch sind die
> 100nF-Keramikkondensatoren (in meinem Fall 0402 und 50V) laut
> Datenblätter der Hersteller in dem Frequenzbereich eine Induktivität

Wie das?
Habe Störungen in einer meiner Schaltungen mit A/D Wandler. Aus 
unerklärlichen Gründen geht die gemessene Spannung zeitweise in die 
Höhe. Kann das an meinen 100nF Abblockkondensatoren liegen? Externer A/D 
Wandler.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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User schrieb:
> Kann das an meinen 100nF Abblockkondensatoren liegen?
Eher nicht. Höchstens, du hast gar keine dran...

Sonst wie üblich: konkrete Informationen sind die Grundlage für konkrete 
Antworten. Welche Schaltung? Welcher ADC? Mit welchem Layout? Welche 
Abweichungen? In welcher Größe? Wie oft?

EinWort schrieb:
> Jedoch sind die 100nF-Keramikkondensatoren (in meinem Fall 0402 und 50V)
> laut Datenblätter der Hersteller in dem Frequenzbereich eine
> Induktivität.
Kaum zu glauben...
Welche Kondensatoren hast du da?
Wo ist das Impedanzminimum? Denn üblicherweise ist es fast schnurzegal, 
welchen KondensatorWERT man verwendet, solange die KondensatorBAUFORM 
passt.

EinWort schrieb:
> Ich kann zumindest den Takt mit den 100nF-Kondensatoren (in meinem nicht
> repräsentativen Prototypenaufbau, bei dem 100nF SMD-MLCC direkt an die
> Pins gelötet sind) noch sehr deutlich am Oszilloskop erkennen.
Gibts das auch quantitativ? Wie sieht die Messanordnung aus?

: Bearbeitet durch Moderator
von Falk B. (falk)


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@ EinWort (Gast)

>Ich betreibe den uC mit ca. 30Mhz (Baudratenquarz 14,512Mhz * 2). Laut
>Application-Note von Atmel soll (nach der altbekannten Fausregel) an
>jeden Versorungspin ein 100nF-Keramikkondensator

Ja.

>und davor noch eine
>10uH Induktivität mit 10uF Kondensator.

Im Idealfall. Braucht man aber nicht immer.

>verwende (rein digitale Schaltung). Jedoch sind die
>100nF-Keramikkondensatoren (in meinem Fall 0402 und 50V) laut
>Datenblätter der Hersteller in dem Frequenzbereich eine Induktivität.

Ja, weil ein großes C (100nF) mit ein paar nH halt eine eher niedrige 
Resonanzfrequenz ergibt. Rein theoretisch verhält sich der Kondensator 
oberhalb immer mehr induktiv bezüglich der Phasenlage von Strom und 
Spannung (bei Sinussignalen). Trotzdem ist der ABSOLUTE Widerstand, 
genauer, die (komplexe) Impedanz immer noch sehr klein, meist unter 1 
Ohm. Und genau DAS brauchst du. Millionen Schaltung funktionieren prima 
damit.

>Das studieren der Kondensatordatenblätter hat ergeben, daß <=22nF
>Kondensatoren wesentlich besser geeignet wären als Abblockkondensatoren
>bei dieser Taktfrequenz.

Nein, dort ist nur die Resonanzfrequenz höher.

> Ich kann zumindest den Takt mit den
>100nF-Kondensatoren (in meinem nicht repräsentativen Prototypenaufbau,
>bei dem 100nF SMD-MLCC direkt an die Pins gelötet sind) noch sehr
>deutlich am Oszilloskop erkennen.

Wer Mist mißt, mißt Mist.

>Nun meine Frage(n): Macht es Sinn kleinere Abblockkondensatoren zu
>verwenden? Sollte man mehrere 22nF parallel pro Versorgungspinpärchen
>schalten (wie in Cypress AN1032 vorgeschlagen)

Nein, das ist meist unsinnig. Man sollte nur möglichst induktivitätsarme 
Gehäuse (also SMD) und eine induktivitsarme Anbindung im Layout nutzen. 
Bei so einem Controller reichen 100nF in 1206-0402 locker aus, das 
funktioniert alles.

> oder reicht einer pro
>Versorgungspinpärchen?

Ja.

> Der uC soll nur digitale Ein-/Ausgänge ansteuern
>(andere ICs, keine großen Lasten) und ein bisschen rechnen, so daß keine
>großen (Dauer-)Ströme zu erwarten sind.

Die liefert der Kondensator so oder so nicht sondern der 
Spannungsregler.

Stromversorgung für FPGAs

von EinWort (Gast)


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Erstmal danke für die Antworten! Ich denke Falk hat mir den richtigen 
Denkanstoß gegeben, in welche Richtung ich mich noch ein wenig schlau 
lesen muß.

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