Elektronik FAQ V7.1 - HOME

Elektronik – FAQ
Eine Gemeinschaftsproduktion der Gruppe ELEKTRONIK im MausNet
9. S y s t e m v e r h a l t e n
9.1 Stromspitzen in CMOS-Logik
Stromspitzen entstehen durch die nicht unendlich grosse Flankensteilheit
an den Gates der komplementären Ausgangs-MOS-Transistoren. Das hat
zur Folge, dass für kurze Zeit beide Transistoren leiten. Die Höhe der
Stromspitze richtet sich nach der Geschwindigkeit der verwendeten
CMOS-Logikfamilie und der Größe der Kanalwiderstände der beiden kurz
zeitig gemeinsam leitenden Transistoren. Es tritt dabei nicht nur eine
einmalige Stromspitze im ns-Bereich auf. Auf ihr folgt ein Einschwingvorgang,
der einige zehn ns andauern kann. Dies, als Folge eines parasitären
Schwingkreises der aus der Gate-Zuleitungsinduktivität und der
Gatekapazität resultiert. CMOS-Bausteine sind in Bezug auf Stromspitzen
kritischer, als ihre bipolaren Konkurrenten.
9.2 Stromspitzen in bipolarer Logik
Unter Berücksichtigung von etwa gleich schnellen Logikbausteinen, sind
die Amplituden der Stromspitzen nur etwa halb so gross wie bei CMOS.
Dass in bipolaren Endstufen überhaupt Stromspitzen auftreten, hat damit
zu tun, dass die Sperrverzögerungszeit des öffnenden Transistors kurzzeitig
beide leiten lässt.
9.3 Massnahme gegen Stromspitzen
Das ist das alte Lied vom möglichst induktionsfreien Kondensator!
Je schneller die Logikfamilie, um so wichtiger ist es, dass man so nahe
wie möglich an die IC-Speiseanschlüsse den Abblockkondensator
hinzufügt. Die Grösse der Kapazität des Kondensators ist weit weniger
kritisch, als das eben Erwähnte und die Wahl des Kondensatortypes. Es
kommen immer nur solche mit geringster Eigeninduktivität in Frage. Das
sind keramische oder andere Arten von Chipkondensatoren im Wert von
etwa 100nF. Sind die ICs nahe zusammen, kann man ein Chipkondensator
pro zwei IC einsetzen. In allen andern Fällen und bei
Bustreiberschaltungen generell, gilt immer: Jedem IC seinen
Abblockkondensator! Dieser Kondensator muss während der Stromspitze
die Speisung für das IC aufrecht erhalten.
Kapitel Zukunft und Design moderner digitaler Schaltkreise, Seite 24
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