Arduino Standalone Kondensatorenfrage?

Hi, nachdem ich erfolgreich einen Arduino Standalone auf dem Breadboard und anschließend auf ein PCB gebracht habe, wollte ich es nun so klein wie Möglich halten und stieg auf SMD-Komponenten um. Nun fragte ich mich allerdings, wie ich die Kondensatoren wählen soll bzw. ob es dort auch andere tun. Bisher habe ich für den Quarz Keramikvielschichtkondensatoren und für den rest standard Elektrolyt-Kondensatoren genommen. Nun die Frage, ob ich für den Quarz auch Elkos nehmen kann oder ob es zwingen Keramik-Kondensatoren sein müssen? Als Spannungsregler weicht dem 7805 im T-220-Gehäuse ein LM1117 im SOT-223-Gehäuse. Im Datenblatt steht, dass für den Input ein 10µF Tantal-Kondensator genutzt werden soll. AUch hier die Frage ob es ein Tantal-Kondensator sein muss?

Falls immer die angegebenen Kondensatoren genutzt werden sollen, würde ich mich fragen, warum dies denn sein muss?

Viele Grüße

Dominik

Hi Dominik

ein Quarz ist nicht durch Kondensatoren zu ersetzen , schon garnicht durch Elkos denn die wirken bei so hohen Frequenzen eher wie Spulen. Es gibt Quarze die sind nur 3,5mm hoch siehe http://www.reichelt.de/Quarze/16-0000-HC49U-S/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=32852;GROUPID=3173;artnr=16%2C0000-HC49U-S;SID=25TxwJZ38AAAIAACu0bBoc79da09dfe00f91e61bf1ec362f4489e Auch in SMD gibt`s Quarze. Den Tantalkondensator könntest Du eventuell durch einen normalen Elko ersetzen aber Tantals haben einen niedrigeren Innenwiederstand und sind zudem noch etwas kleiner. Normalerweise gehören an einen Spannungsregler aber noch 100nF Kondensatoren an den Ein und Ausgang um HF abzublocken (wichtig!!!) Ein Elko oder Tantalkondensator gehört aber auch an den Ausgang. Die Elkos und Kondensatoren würde ich auf jeden Fall verbauen denn sie tragen zur Stabilität und HF freiheit Deiner Versorgungsspannung bei und das ist sehr wichtig sonst kann es sein dass deine Schaltung garnicht oder falsch funktioniert und Du den Fehler nie findest denn wer denkt schon daran dass ein HF Anteil in der Versorgungsspannung dei Arduino durcheinander bringt. Ich würde die Kondensatoren auf jeden Fall verbauen.

Ich hatte mich glaube nicht klar ausgedrückt. :) Den Quarz wollte ich nicht durch Kondensatoren ersetzen. Aber um den Quarz wird ja ein Oszillator mit zwei Kondensatoren aufgebaut. Und ich wollte wissen, ob die zwei 22pF Kondensatoren, die zu dem Quarz gehören, unbedingt Keramik-Vielschicht-Kondensatoren sein müssen oder auch z.B. Elkos sein können. Vor dem Spannungsregler habe ich normalerweise auch einen 100nF zwischen Vcc und Masse geschaltet und das selbe nochmal beim Ausgang gegen Masse. Da hatte ich aber noch einen 7805 im T-220-Gehäuse benutzt. Im Datenblatt steht jetzt etwas anderes und zwar 10µF und Tantal-Kondensatoren. Deshalb die Frage ob 10µF nun richtig ist oder ob ich doch lieber 100nF nehmen soll bzw. ob hier Tantal wichtig ist oder ich die beiden (jeweils einer am Ein- bzw. Ausgang) auch durch Elkos, wie ich sie bisher beim 7805 genutzt habe, ersetzen kann?

Hoffe jetzt ist es etwas verständlicher :)

Ah jetzt hört es sich anderst an.

Zu den Kondensatoren am Quarz kann ich nur sagen dass ich schon mit Vielschichtkondensatoren schlechte Erfahrungen gemacht habe . Ich nehm immer diese : http://www.reichelt.de/Scheiben/KERKO-500-22P/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=9330;GROUPID=3169;artnr=KERKO-500+22P;SID=25TxwJZ38AAAIAACu0bBoc79da09dfe00f91e61bf1ec362f4489e Es gibt auch keine Elkos mit 22pF das würde auch nicht gehen denn bei den hohen Frequenzen wirken Elkos wie Spulen.

Die Spannungsregler sollten mit je einem Elko (oder Tantal Kondensator) [u]und[/u] je einem Kondensator ca 100nF abgeblockt werden . Die Elkos unterdrücken niederfrequente Störungen und gleichen kurze Spannungsschwankungen aus . Die Kondensatoren unterdrücken hochfrequente Störungen die sogar vom Spannungregeler selber kommen können.

Zum Verständniss: Elkos sind die größeren Teile meistens in Becherform und gehen von ca 0,47uF bis mehrere F und sind gepolt Man muss die Anschlusspolung beachten. Kondensatoren haben kleinere Werte einige pF bis einige uF und da sie nicht gepolt sind können sie nicht verkehrt herum eingebaut werden.

Ah ok, jetzt komme ich dann auch wieder mit. Versuche zwar mich so viel wie möglich einzulesen, aber einiges verstehe ich einfach nicht (bin hier noch ziemlicher Anfänger). Deshalb vielen Dank für die Erklärung!

Genau, Elkos sind die, die aussehen wie ein Becher. Allerdings hat ein Elko nicht unbedingt etwas mit der Gehäuseform zu tun? Schließlich gibt es sie doch auch z.B. als SMD oder?

Du schreibst "Die Spannungsregler sollten mit je einem Elko (oder Tantal Kondensator) und je einem Kondensator ca 100nF abgeblockt werden ." Aber Elkos sind doch auch Kondensatoren, oder nicht (Ablürzung für Elektrolytkondensator)? Das mit der Polung ist auch klar.

Bisher habe ich den Spannungsregler folgendermaßen abgeblockt:

Vom Powerjack Vcc und GND an 10µF Elko von dort an Vcc_In und Masse. Möglichst nahe am Spannungsregler. Dann Vom Spannungsregler Vcc_Out und GND an 10µF Elko, der auch wieder möglichst nahe am Spannungsregler sitzt. Und dann bei jedem IC zwischen Vcc und GND einen 10µF Elko und auch den natürlich möglichst nahe am IC.

Den 10µF Kondensator am Spannungsregler habe ich nach dieser Anleitung genommen. Die 10µF Kondensatoren bei den ICs habe ich auf Grund des jeweiligen Datenblattes ausgewählt.

Wo soll ich denn den 100nF Kondensator genau unterbringen?

Hi hier ein paar Antworten: Du schreibst "Die Spannungsregler sollten mit je einem Elko (oder Tantal Kondensator) und je einem Kondensator ca 100nF abgeblockt werden ." Aber Elkos sind doch auch Kondensatoren, oder nicht (Ablürzung für Elektrolytkondensator)? Das mit der Polung ist auch klar. -Elkos werden eingesetzt um Spannungsschwankungen aufzufangen sie wirken wie ein Speicher deswegen haben diese auch größere Kapazitäten wobei ich eher größere Elkos nehme es gibt eine Daumenregel die besagt dass pro 1A Stron ca 1000uF genommen werden sollten. Aber wenn dein Netzteil schon einen relatv großen Elko ( was wahrscheinlich ist) eingebaut hat dann reichen die 10uF natürlich schon. - Elkos haben aber auch die schlechte Eigenschaft dass sie , wenn sie mit höheren Frequenzen beaufschlagt werden ,dann immer mehr wie eine Spule wirken und eine Spule macht genau das Gegenteil wie ein Kondensator sie wird für höhere Frequenzen immer hochomiger das heist die relativ hochfrequenten Anteile der Versorgungsspannung kann dann ein Elko nicht mehr abblocken desshalb klemmt man noch einen Kondensator dran. Für den Kondensator nimmt man meistens 100nF. -Angeschlossen werden die Kondensatoren wie in diesem Schaltbild http://www.circuitstoday.com/wp-content/uploads/2008/04/5v-regulator-using-7805.JPG Die 100nF Kondensatoren möglichst nah an die Beinchen des Spannungsreglers.

Die 10µF Kondensatoren bei den ICs habe ich auf Grund des jeweiligen Datenblattes ausgewählt. -sind in den Datenblätter wirklich 10uF angegeben ich kenn nur dass an den Spannungsversorgungspinns auch 100nF kondensatoren angeschlossen werden und zwar desshalb um auch hier eventuelle Hochfrequente Anteile der Spannungsversorgun abzu blocken diese entstehen sogar oft aus dem jeweiligen IC heraus (vor allem bei Digitalschaltungen)

ich habe mal den arduino Schaltplan gepostet: http://arduino.cc/en/uploads/Main/arduino-duemilanove-schematic.pdf hier siehst Du dass zb der Mikroprozessor einen extra Abblockkondensator C1 hat Der USB Baustein IC2 hat C10 der zusammen mit den Versorgungspins am Reseteingang angeschlossen ist. Der Spannungregler IC4 hat auch am Eingang einen Elko C6 mit 100uF und einen Kondensator C5 mit 100nF und am Ausgang einen Elko C7 mit ebenfalls 100uF und einen Kondensator C12 mit 100nF( der ist auf dem Schaltplan nur extra gezeichnet er hängt schon am Ausgang des Spannungsreglers. Schau doch mal verschiedene Schaltpläne mal an die Beschaltung der Kondensatoren ist immer ähnlich.

Ich hatte mal einen Pasat bei dem immer wieder die Tankanzeige gesponnen hat die Werkstatt wechselte dann immer die Tachoplatine bis ich mal selber nachgeschaut habe und einen Spannungsregler ( 7809) entdeckte .Dieser war auch nicht abgeblockt und das bei einem KFZ Netz wo sowiso immer sehr viele Störfrequenzen vorhanden sind. Ich hab dann 2 Kondensatoren eingelötet und Die Tankanzeige hat wieder tadellos funktioniert von da an hab ich in meinen Elektronikbasteleien auch immer die Abblockkondensatoren verwendet.

Wow, danke für die mehr als ausführliche Erklärung. Nun wird so einiges klar. Das mit den Abblockkondensatoren kannte ich bereits. Dachte aber, dass die 10µF reichen (wird in der Arduino Anleitung ja auch nicht mehr gemacht). Also wenn ich es richtig machen möchte (und das möchte ich schon gerne), verwende ich bei dem Spannungsregler vorher schon 2 Kondensatoren (100µF und 100nF) und nach dem Spannungsregler auch nochmal zwei. Den ICs hatte ich schon immer jeweils eigene Abblockkondensatoren spendiert. Nutze z.B. einen AS1130 LED-Matrix.Treiber. In dessen Datenblatt steht 10µF. Wenn ich hier 100nF nutze, wird es ihm ja aber auch nicht schaden oder? Wenn ein Elko das aber wie du sagst bei dem SPannungsregler nicht zuferlässig alleine schafft, nehme ich für den 100nF dann trotzdem wieder einen Elko oder doch lieber einen anderen?

Danke übrigens nochmal für die ganzen Beispiele, Erklärungen und Schaltplänen!

Edit: Um jetzt nochmal vielleicht alles über den Haufen zu werfen: es gibt ja auch 100nF und 10µF Kerkos. Wie sieht es denn bei denen aus? Oder sollte ich mir einfach merken, dass ich besonders bei Spannungsreglern auf Elkos setzen sollte?

Was die Keramikkondensatoren angeht ist Wikipedia sehr hilfreich: http://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator. Du kannst schon Vielschichtkondensatoren für den Quarz nehmen. Aber es müssen Klasse 1 Kondensatoren sein.

Das macht sinn, wenn es bei dem Quarz auf die Frequenzgenauigkeit ankommt. Für mich aber am interessantesten sind die Elkos bzw. ob man diese tauschen kann. Denn auch in SMD haben dieja eine gewisse Bauhöhe. Derzeit versuche ich das Board allerdings so flach wie möglich zu halten und wollte deswegen vor allem Kondensatoren in 1206-Gehäuseform einsetzen. Elkos gibts es, so wie ich es gesehen habe, allerdings nur in dieser Tonnenform. Deshalb würde mich vor allem interessieren, ob ich die Elkos am Spannungsregler und die Abblockkondensatoren an den ICs gegen etwas äquivaltentes austauschen kann oder ob ich wohl oder über darauf zurückgreifen muss?

Grüße

Klar kann man auch Keramikvielschichtkondensatoren anstelle von Elkos verbauen. Wikipedia beschreibt die Vor und Nachteile sehr gut. Hasst Du Dir das schon durchgelesen?

die Frequenzgenauigkeit ist bei den falschen Kondensatoren nicht das Problem sondern dass die Sache dann nicht anschwingt. Als ich meine letzte Mikroprozessorschaltung auf Lochraster aufgebaut habe schwingte der Oszillator erst als ich die Vielschichtkondensatoren durch Keramik ausgetauscht habe auch einen 1Mohm Widerstand musste ich parallel zum Quarz schalten. Die Elkos weglassen ist ,denke ich , nicht so kritisch wie die Kondensatoren. Auf Deiner Platine würde ich die Lötpads dafür auf jeden Fall vorsehen Du brauchst sie ja nicht zu bestücken.

Ja, habe es mir soweit durchgelesen. Dort steht zum einen, dass gerade Keramikkondensatoren gerne gegen Elkos getauscht werden und sie auch zur Funkentstörung genutzt werden. Weiter unten steht wiederum, dass SMD-Kermaik-Kondensatoren auf Grund ihrer kleinen Bauweise Störfrequenzen erzeugen können. Bezieht sich letzteres auf alle Klassen von Keramikkondensatoren oder nur auf Klasse 1? Denn In der Anwendungstabelle wird ja klar aufgeführt, dass Klasse 2 und 3 durchaus zur Entkopplung und Funkentstörung genutzt werden können. Oder ist es wirklich alleine auf die SMD-Bauweise zurückzuführen, wo Keramikkondensatoren wieder einen negativen Effekt haben.

Nochmal kurz wieder zurück, beim Quarz möchte ich auch bei Scheibenkondensatoren bleiben (die gibt es ja auch als SMD in 1206), nur bei dem Spannungswandler und den ICs ist halt jetzt die Frage, ob ich die ersetzen kann, da Elko-SMD trotzdem eine gewisse Bauhöhe hat, die ich einfach klein halten möchte :)

Rudi01 hatte ja geschrieben, dass vor dem Spannungsregler ein Elko und noch ein 100nF Kondensator soll. Der 100nF, weil der Elko irgendwann als Spule fungieren könnte. Kann ich aber einfach einen 100µF Kerko und einen 100nF Kerko vor den Spannungswandler setzten und das gleiche auch nochmal dahinter?