18.01.2009

Um steilflankige Impulse, die durch Umschaltströme, vor allem in digitalen Schaltkreisen, erzeugt werden, nicht durch die komplette Spannungsversorgungsleitung zu führen, sind Abblockkondensatoren zu verwenden. Bei diesen Kondensatoren ist auf einen niedrigen resistiven Anteil (ESR, Equivalent Series Resistance) und auf einen niedrigen induktiven Anteil (ESL, Equivalent Series Inductance) des Kondensators Wert zu legen. Ausserdem ist auf eine direkte Anbindung des Kondensators zum IC zu achten (Hin- und Rückleiter). Das bedeutet beispielsweise für die Kondensatoren, dass der Einsatz eines SMD-Kondensators besser als ein bedrahter Kondensator ist. Zudem gilt das je kleiner das Gehäuse, desto besser.

Die Abblockkondensatoren dienen damit zur:

• Stabilisierung der eigenen Versorgungsspannung. Die Impedanz der Versorgungsleitung wird im wirksamen Bereich des Kondensators herabgesetzt.
• Zur Unterdrückung von galvanischen Störspannungen der anderen Verbraucher. Der Abstand des Abblockkondensators zu anderen Verbrauchern (IC’s) ist grösser als zum eigenen Verbraucher, damit wird die Impedanz der Versorgungsleitung bei steigender Frequenz zu einem immer höheren Widerstand. Dies führt dann bis zur Wirkungslosigkeit des Abblockkondensators.
• Zur Unterdrückung Strahlungsemission und Verbesserung der Störfestigkeit. Die Stromschleife zwischen Versorgung und Rückleiter wird reduziert.

Berechnung

Der Kondensator kann, wenn die maximal zugelassene Spannungsänderung vorgegeben wird, mit folgenden Gleichungen abgeschätzt werden:

Die maximal zugelassene Spannungsänderung kann mit 3% der Betriebsspannung abgenommen werden.

Kennlinie eines typischen CMOS-Gatters

Beispiel für CMOS Baugruppen:
U_B=5V
 î = 10mA
Δu = 0,1V
Δt_max = 30ns

Weitere Kondensatoren werden an Versorgungspins und eventuell an strategisch günstigen Stellen auf der Leiterplatte platziert wie z.B. Kreuzungen oder Abzweigungen zu Funktionseinheiten. Die Größe des Kondensators sollte mindestens die 10fache Summe der abgedeckten Abblockkondensatoren betragen.