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Abblockkondensatoren

Jeder Chip braucht einen kleinen Kondensator direkt an seinem Versorgungspin. Er liefert die schnellen Stromspitzen, die der Chip zieht, damit die Versorgung sauber bleibt.

Warum#

Ein Digitalchip zieht seinen Strom in steilen Pulsen, bei jeder Taktflanke. Die Versorgung ist weit weg, hinter Leiterbahnen mit Induktivität, und kann diesen Pulsen nicht folgen; die Spannung am Pin bricht ein, und der Chip spinnt oder macht einen Reset. Ein Kondensator direkt neben dem Pin liefert den Puls vor Ort und wird zwischen den Pulsen wieder aufgeladen.

Das Rezept#

  • 100 nF Keramik an jedem Versorgungspin (oder Pin-Paar), so nah wie möglich: unter 2–3 mm Leiterbahn bis zum Pin und eine Via direkt zur Masse.
  • Ein Pufferkondensator pro Schiene dort, wo die Versorgung in einen Block kommt: 10 µF Keramik für eine 3.3 V-Logikschiene, mehr für Funkmodule und LEDs.
  • Halte dich ans Datenblatt, wenn es mehr verlangt: Espressif verlangt 10 µF
    • 100 nF am 3V3 des Moduls und eine Versorgung, die mindestens 500 mA liefert.
Beispielschaltung: C1 (100 nF) sitzt am VCC-Pin des Chips mit dem kürzesten Weg zu GND; C2 (10 µF) ist der Pufferkondensator dort, wo 5 V ankommen.
C1 (100 nF) sitzt am VCC-Pin des Chips mit dem kürzesten Weg zu GND; C2 (10 µF) ist der Pufferkondensator dort, wo 5 V ankommen. Öffne das Beispiel decoupling_chip von dieser Seite in PCB Canvas: „In meinen Schaltplan einfügen“.

Auf der Platine#

Im Schaltplan hängt der Kondensator einfach „am Netz“. Wo er sitzt, ist eine Entscheidung auf der PCB: nach Update PCB ziehst du den Kondensator neben seinen Pin und hältst die Schleife VCC → Kondensator → GND klein. Eine durchgehende Massefläche unter dem Chip hilft mehr als alles andere.

Stolperfallen#

  • Ein Kondensator, der „irgendwo an 3V3“ auf der anderen Seite der Platine sitzt, bringt dem Chip, der ihn braucht, nichts.
  • Funkchips (WLAN beim ESP32) ziehen Spitzen von mehreren hundert mA. Zu wenig Pufferkapazität zeigt sich als Brown-out-Resets genau in dem Moment, in dem das WLAN startet.