Spannungsversorgung für 32bit MCU

[gab97 (Gast)]

Hallo liebe Mikrocontroller-Community,

ich habe mich lange Zeit im Arduino/8bit-Universum aufgehalten und 
möchte dieses nun verlassen und mich den ARM basierten MCUs widmen. Ich 
bin also gerade dabei eine kleine Platine rund um einen ATSAMC20G18A 
(48MHz) zu designen, wobei ich nun eine Frage bezüglich der 
Spannungsversorgung hätte. Diese ist im Datenblatt eigentlich sehr genau 
und einleuchtend dokumentiert, jedoch wird für die benötigte Spule eine 
Induktivität von 10uH empfohlen. Meine Frage ist nun, ob bis auf die 
Induktivität von 10uH die Spule in ihren sonstigen Eigenschaften frei 
wählbar ist und wenn nein wovon die benötigten Eigenschaften abhängen 
(z.B. Widerstand, Selbstresonanzfrequenz). Weiterhin würde mich 
interessieren, worin der Unterschied zu einem "Ferrite Chip Beads" (z.B. 
BLM18PG471SN1D) besteht, den ich in vielen Schaltungen anstatt der Spule 
gefunden habe.

Würde mich über Infos, Tipps oder hilfreiche Links zum Thema sehr 
freuen.

Danke euch!

[fft (Gast)]

Die Spule (bzw. Ferrit) bildet mit den nachfolgenden Kondensatoren einen 
Tiefpass zweiter Ordnung, bedämpft also "höherfrequente" Schwankungen 
der Versorgungsspannung mit 40dB pro Dekade. Wobei hier mit 
höherfrequent alles über ca. 15kHz gemeint ist. Sinn der Geschichte: dem 
ADC eine möglichst "saubere" Versorgungsspannung zur Verfügung zu 
stellen.

Um mit den Werten zu spielen kann ich das hier empfehlen: 
http://sim.okawa-denshi.jp/en/RLCtool.php

Strom muss die Spule kaum führen und die Güte des Filters ist eher 
nebensächlich. Daher kann man fast alles nehmen.

Anders funktionieren Ferrite. Hier findest du keine Angabe zur 
Induktivität, sondern nur einen frequenzabhängigegn Widerstandswert 
(bzw. korrekter: Impedanzwert). Richtig Sinn machen diese Bauteile in 
der sog. Pi-Beschaltung, also mit Kondensator davor und dahinter. Da 
muss man allerdings etwas tiefer in die Materie einsteigen (geht dann 
Richtung EMV und prof. Schaltungsdesign)

--> Sprich, die Kurzfassung: nimm einen 10uH in der Bauform 0805 und 
alles wird gut :-)

[fft (Gast)]

Achso, Tipps und Links und sowas:

Wenn du anständig in die Materie einsteigen möchtest, besorg dir 
folgendes:

"Mixed-Signal Hardware and Housekeeping Techniques" (kostenlos von 
Analog Devices, gibt es meist von FAE, Distri, vermutlich auch wenn man 
nett fragt)

Auch viel über Layout drin, die mindestens genauso wichtig ist bei 
heutigen ICs.

Durchlesen und verstehen, dann bist du vom Niveau schon mal besser als 
geschätzte 50% der "normalen" KMU-Entwickler :-)

Der Rest ist Übung.

[gab97 (Gast)]

Vielen Dank für die Infos.

Von professionellem Schaltungsdesign ist mein Vorhaben noch weit 
entfernt, da muss es aber auch nicht hin :)

Werde mir den Tiefpass und das empfohlene PDF trotzdem ansehen, 
ansonsten gefällt und reicht mir zunächst diese Aussage:

fft schrieb:
> --> Sprich, die Kurzfassung: nimm einen 10uH in der Bauform 0805 und
> alles wird gut :-)

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> gab97 schrieb:
> ... jedoch wird für die benötigte Spule eine
> Induktivität von 10uH empfohlen.
> Meine Frage ist nun, ob bis auf die Induktivität von
> 10uH die Spule in ihren sonstigen Eigenschaften frei
> wählbar ist und wenn nein wovon die benötigten Eigenschaften abhängen
> (z.B. Widerstand, Selbstresonanzfrequenz).
Natürlich kann man schon noch einige Sachen zu beachten.
Z.B.
- Strombelastbarkeit: Sinn sollte klar sein

- Widerstandswert (insbesondere bei Impulsströmen darf die Spannung ja 
nicht unzulässig einbrechen

- Bauform (größere Bauform vespricht stärkere Dämpfungswirkung oder 
höhere Strombelastbarkeit bzw. niedrigeren DC-Widerstand

- Impedanzverlauf (Kompromiss zwischen Bauform, Belastbarkeit und 
Wirkung).

- Bandbreite bzw. max. Frequenz

Im konkreten Fall geht es um Reduzierung von Störungen mittels 
LC-Tiefpass.
Im Gegensatz zu Induktivitäten, welche man z.B. in Schaltreglern als 
Speicherdrossel verwendet, haben sogenannte EMI-Ferrite eine eher 
schlechte Güte. Das ist so gewollt, denn die HF-Störungen sollen sich ja 
nicht zu Resonanzüberhöhungen aufschaukeln, sondern gezielt in Wärme 
umgewandelt werden (z.B. durch hohe Ummagnetisierungsverluste).

> Weiterhin würde mich
> interessieren, worin der Unterschied zu einem "Ferrite Chip Beads" (z.B.
> BLM18PG471SN1D) besteht, den ich in vielen Schaltungen anstatt der Spule
> gefunden habe.
Diese Ferrit-Perlen sind solche EMI-Ferrite.
Z.B. bei Würth kann man sich da auch was passendes raussuchen.
http://katalog.we-online.de/de/pbs/WE-CBF?sid=d11b6586f1
http://katalog.we-online.de/pbs/datasheet/742792096.pdf
Als Kond. auch für mittlere Kapazität sind MLCC zu empfehlen, also nicht 
nur die 100nF, auch die 10uF.

Gruß Öletronika

[Wolfgang (Gast)]

gab97 schrieb:
> ich habe mich lange Zeit im Arduino/8bit-Universum aufgehalten und
> möchte dieses nun verlassen und mich den ARM basierten MCUs widmen.

Warum nimmst du dann nicht einen Arduino mit einem ARM CortexM3?
Da gibt es fertige Arduino Boards.