Welcher Kondensatorwert eignet sich zur Entstörung eines 12V DC Motors (5A), der von einer H-Brücke mit 1000Hz PWM angesteuert wird?

Question

Welcher Kondensatorwert eignet sich zur Entstörung eines 12V DC Motors (5A), der von einer H-Brücke mit 1000Hz PWM angesteuert wird?

Antwort

Verwandte Fragen

Wie werden Kondensatoren und Spulen in Reihen- und Parallelschaltungen berechnet?

Wie misst man die Kapazität eines Kondensators?

Was ist ein Elektrolytkondensator und wie unterscheidet er sich von anderen Bauformen?

Wie erkennt man die Polarität eines Kondensators und warum ist sie wichtig?

Wie beeinflusst die Temperatur die Kapazität eines Kondensators?

Wie verhalten sich Kondensatoren bei Reihen- und Parallelschaltung?

Wie funktioniert das Laden und Entladen eines Kondensators im RC-Kreis?

Gibt es einen Frequenzgang für einen 100nF Kondensator gegen Masse?

Kann ich mit dem SFH610 Optokoppler ein PWM-Signal mit 1 kHz und 255 Stufen (0–100 %) zur Ansteuerung einer MOSFET-Brücke nutzen?

Warum wird beim ATtiny bei korrekt initialisiertem Timer TCA0 für PWM das CMP1 Interrupt-Flag gesetzt, wenn CNT ungleich CMP ist?

Accepted Answer

Für die Entstörung eines 12V-DC-Motors, der mit einer H-Brücke und PWM (1000 Hz) betrieben wird, empfiehlt sich in der Praxis meist ein Keramikkondensator mit einem Wert zwischen **10 nF und 100 nF** (0,01–0,1 µF), der direkt zwischen die beiden Motoranschlüsse gelötet wird. **Empfohlener Wert:** Ein **Keramikkondensator mit 100 nF (0,1 µF), Spannungsfestigkeit mindestens 25V** ist ein bewährter Standardwert für diese Anwendung. **Zusätzliche Hinweise:** - Für noch bessere Entstörung kannst du zusätzlich je einen Kondensator (z.B. 10 nF) von jedem Motoranschluss zum Motorgehäuse löten (falls das Gehäuse geerdet ist). - Achte auf kurze Anschlussdrähte, um die Wirksamkeit zu erhöhen. - Bei sehr starken Störungen kann auch ein Ferritkern auf den Motorleitungen helfen. **Beispielprodukt:** [100 nF Keramikkondensator, 50V](https://www.reichelt.de/keramikkondensator-100-nf-50-v-x7r-rm-5-mm-k104z5u5yb-p1162.html) **Fazit:** Ein 100 nF Keramikkondensator ist für die Entstörung deines Motors bei 12V, 5A und 1 kHz PWM ein guter Startwert.

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Kondensatoren und Spulen verhalten sich in Reihen- und Parallelschaltungen unterschiedlich. Hier die wichtigsten Formeln: **Kondensatoren:** - **Reihenschaltung:** Die Gesamtkapazität \( C_... [mehr]

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Kondensatoren und Spulen verhalten sich in Reihen- und Parallelschaltungen unterschiedlich. Hier die wichtigsten Formeln: **Kondensatoren:** - **Reihenschaltung:** Die Gesamtkapazität \( C_{ges} \) berechnet sich wie bei Widerständen in Parallelschaltung: \[ \frac{1}{C_{ges}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \ldots + \frac{1}{C_n} \] - **Parallelschaltung:** Die Kapazitäten addieren sich direkt: \[ C_{ges} = C_1 + C_2 + \ldots + C_n \] **Spulen (Induktivitäten):** - **Reihenschaltung:** Die Induktivitäten addieren sich direkt: \[ L_{ges} = L_1 + L_2 + \ldots + L_n \] - **Parallelschaltung:** Die Gesammtinduktivität berechnet sich wie bei Widerständen in Parallelschaltung: \[ \frac{1}{L_{ges}} = \frac{1}{L_1} + \frac{1}{L_2} + \ldots + \frac{1}{L_n} \] **Zusammenfassung:** - Kondensatoren: Parallelschaltung addiert, Reihenschaltung Kehrwertsumme. - Spulen: Reihenschaltung addiert, Parallelschaltung Kehrwertsumme. Diese Regeln gelten für ideale Bauteile ohne Kopplungseffekte.

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Die Kapazität eines Kondensators misst man in der Regel in Farad (F). Es gibt verschiedene Methoden, um die Kapazität zu bestimmen: **1. Mit einem Kapazitätsmessgerät (LCR-Meter):... [mehr]

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Die Kapazität eines Kondensators misst man in der Regel in Farad (F). Es gibt verschiedene Methoden, um die Kapazität zu bestimmen: **1. Mit einem Kapazitätsmessgerät (LCR-Meter):** Das ist die einfachste und genaueste Methode. Das Messgerät wird an die Anschlüsse des Kondensators gehalten, und das Gerät zeigt direkt die Kapazität an. **2. Mit einem Multimeter (falls Kapazitätsmessung unterstützt wird):** Viele moderne Multimeter haben eine Kapazitätsmessfunktion. Dazu schließt man den Kondensator an die entsprechenden Buchsen an und liest den Wert ab. **3. Indirekte Messung mit einer Schaltung:** Falls kein geeignetes Messgerät vorhanden ist, kann man die Kapazität auch mit einer einfachen Schaltung bestimmen, zum Beispiel: - **Ladekurve messen:** Man baut eine RC-Schaltung (Widerstand und Kondensator in Reihe), legt eine bekannte Spannung an und misst die Zeit, die der Kondensator benötigt, um auf eine bestimmte Spannung aufzuladen. Mit der Formel \( U(t) = U_0 \cdot (1 - e^{-t/(RC)}) \) kann man die Kapazität \( C \) berechnen, wenn der Widerstand \( R \) und die Zeit \( t \) bekannt sind. - **Frequenzmessung mit einem Oszillator:** In einer Schaltung, bei der die Frequenz von der Kapazität abhängt (z.B. astabiler Multivibrator), kann man die Frequenz messen und daraus die Kapazität berechnen. **Wichtige Hinweise:** - Der Kondensator sollte vor der Messung entladen werden, um das Messgerät nicht zu beschädigen. - Elektrolytkondensatoren haben oft eine hohe Toleranz, daher kann der gemessene Wert vom Nennwert abweichen. **Weitere Informationen:** - [Wikipedia: Kapazitätsmessung](https://de.wikipedia.org/wiki/Kapazit%C3%A4tsmessung) - [LCR-Meter bei Wikipedia](https://de.wikipedia.org/wiki/LCR-Messger%C3%A4t)

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Ein Elektrolytkondensator ist ein spezieller Typ von Kondensator, der als Dielektrikum eine sehr dünne Oxidschicht verwendet, die auf einer Metallfolie (meist Aluminium oder Tantal) elektrochemis... [mehr]

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Ein Elektrolytkondensator ist ein spezieller Typ von Kondensator, der als Dielektrikum eine sehr dünne Oxidschicht verwendet, die auf einer Metallfolie (meist Aluminium oder Tantal) elektrochemisch erzeugt wird. Die zweite Elektrode besteht aus einem Elektrolyten, der entweder flüssig oder fest sein kann. Dadurch lassen sich bei vergleichsweise kleinem Bauvolumen sehr hohe Kapazitätswerte erreichen. **Unterschiede zu anderen Bauformen:** 1. **Polarisierung:** Elektrolytkondensatoren sind in der Regel polarisiert, das heißt, sie haben einen Plus- und einen Minuspol und dürfen nur mit der richtigen Polung betrieben werden. Andere Kondensatoren wie Keramik- oder Folienkondensatoren sind meist unpolarisiert. 2. **Kapazitätsbereich:** Elektrolytkondensatoren bieten sehr hohe Kapazitäten (von etwa 1 µF bis zu mehreren Farad), während andere Bauformen wie Keramik- oder Folienkondensatoren meist deutlich kleinere Kapazitäten aufweisen. 3. **Spannungsfestigkeit:** Die maximale Betriebsspannung von Elektrolytkondensatoren ist meist geringer als bei anderen Bauformen gleicher Größe. 4. **Lebensdauer und Alterung:** Elektrolytkondensatoren altern schneller, insbesondere bei hohen Temperaturen oder falscher Polung. Andere Bauformen sind oft langlebiger. 5. **Einsatzgebiete:** Aufgrund ihrer hohen Kapazität werden Elektrolytkondensatoren häufig in Netzteilen, zur Glättung von Gleichspannungen oder als Energiespeicher eingesetzt. Andere Kondensatoren werden oft für Hochfrequenzanwendungen oder zur Signalübertragung verwendet. **Zusammengefasst:** Der Elektrolytkondensator unterscheidet sich vor allem durch seine hohe Kapazität, Polarität und spezielle Bauweise von anderen Kondensatortypen wie Keramik- oder Folienkondensatoren.

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Die Polarität eines Kondensators ist vor allem bei **elektrolytischen Kondensatoren** (z. B. Aluminium- oder Tantal-Kondensatoren) wichtig, da sie nur in einer Richtung korrekt funktionieren. Fal... [mehr]

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Die Polarität eines Kondensators ist vor allem bei **elektrolytischen Kondensatoren** (z. B. Aluminium- oder Tantal-Kondensatoren) wichtig, da sie nur in einer Richtung korrekt funktionieren. Falsch angeschlossen können sie beschädigt werden oder sogar explodieren. **Erkennung der Polarität:** 1. **Markierung am Gehäuse:** - Der **Minuspol** (Kathode) ist meist mit einem **weißen oder schwarzen Streifen** oder einem Minuszeichen (–) gekennzeichnet. - Der **Pluspol** (Anode) ist oft nicht extra markiert, aber der andere Anschluss ist dann der Pluspol. 2. **Längere Anschlussdrähte:** - Bei bedrahteten Kondensatoren ist der **längere Draht** meist der **Pluspol**. 3. **Aufdruck:** - Auf dem Gehäuse steht oft ein „+“ oder „–“ direkt neben dem jeweiligen Anschluss. **Warum ist die Polarität wichtig?** - **Falsche Polung** kann zu einem **Kurzschluss**, **Überhitzung** oder sogar zum **Platzen/Explodieren** des Kondensators führen. - Die **Isolierschicht** im Kondensator funktioniert nur bei richtiger Polung. **Unpolare Kondensatoren** (z. B. Keramik-, Folienkondensatoren) können beliebig gepolt werden, da sie keine Polarität besitzen. **Fazit:** Die Polarität ist bei bestimmten Kondensatortypen entscheidend für die Sicherheit und Funktion. Immer auf die Markierungen achten und den Kondensator korrekt anschließen!

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Die Temperatur beeinflusst die Kapazität eines Kondensators vor allem durch die Eigenschaften des Dielektrikums (Isoliermaterials) zwischen den Platten. Die Kapazität \(C\) eines Kondensator... [mehr]

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Die Temperatur beeinflusst die Kapazität eines Kondensators vor allem durch die Eigenschaften des Dielektrikums (Isoliermaterials) zwischen den Platten. Die Kapazität \(C\) eines Kondensators hängt direkt von der Dielektrizitätskonstanten \(\varepsilon\) des Materials ab: \[ C = \varepsilon \cdot \frac{A}{d} \] wobei - \(A\) die Plattenfläche, - \(d\) der Abstand der Platten und - \(\varepsilon\) die Dielektrizitätskonstante ist. **Einfluss der Temperatur:** - **Keramikkondensatoren:** Die Dielektrizitätskonstante von Keramiken kann sich mit der Temperatur stark ändern. Je nach Keramiktyp (z. B. Klasse 1 oder Klasse 2) kann die Kapazität mit steigender Temperatur leicht zunehmen oder stark abnehmen. - **Elektrolytkondensatoren:** Hier kann die Kapazität mit steigender Temperatur leicht zunehmen, aber auch die Verluste und der Leckstrom steigen. - **Folienkondensatoren:** Sie sind meist relativ temperaturstabil, zeigen aber auch eine geringe Änderung der Kapazität mit der Temperatur. **Typische Auswirkungen:** - Bei den meisten Kondensatoren nimmt die Kapazität mit steigender Temperatur zu, weil die Moleküle im Dielektrikum beweglicher werden. - Es gibt aber auch Materialien, bei denen die Kapazität mit steigender Temperatur abnimmt. **Fazit:** Die Temperatur kann die Kapazität eines Kondensators sowohl erhöhen als auch verringern, abhängig vom verwendeten Dielektrikum. In technischen Datenblättern wird dieser Zusammenhang oft als Temperaturkoeffizient angegeben. Für präzise Anwendungen ist es wichtig, den Temperaturgang des jeweiligen Kondensatortyps zu beachten.

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Kondensatoren verhalten sich bei Reihenschaltung und Parallelschaltung unterschiedlich: **Reihenschaltung:** - Die Gesamtkapazität \( C_{ges} \) ist kleiner als die kleinste Einzelkapazität... [mehr]

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Kondensatoren verhalten sich bei Reihenschaltung und Parallelschaltung unterschiedlich: **Reihenschaltung:** - Die Gesamtkapazität \( C_{ges} \) ist kleiner als die kleinste Einzelkapazität. - Die Formel lautet: \[ \frac{1}{C_{ges}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \ldots + \frac{1}{C_n} \] - Die Spannung teilt sich auf die einzelnen Kondensatoren auf, die Ladung ist auf allen gleich. **Parallelschaltung:** - Die Gesamtkapazität \( C_{ges} \) ist die Summe der Einzelkapazitäten. - Die Formel lautet: \[ C_{ges} = C_1 + C_2 + \ldots + C_n \] - Die Spannung ist an allen Kondensatoren gleich, die Ladung teilt sich auf. **Zusammengefasst:** - **Reihe:** Kapazitäten addieren sich reziprok, gleiche Ladung, unterschiedliche Spannung. - **Parallel:** Kapazitäten addieren sich direkt, gleiche Spannung, unterschiedliche Ladung.

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Ein Kondensator in einem RC-Kreis (Widerstand R und Kondensator C in Reihe) lädt und entlädt sich nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten, die durch die sogenannte Zeitkonstante τ (... [mehr]

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Ein Kondensator in einem RC-Kreis (Widerstand R und Kondensator C in Reihe) lädt und entlädt sich nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten, die durch die sogenannte Zeitkonstante τ (tau) = R × C bestimmt werden. **Ladevorgang:** - Wird der Kondensator an eine Spannungsquelle angeschlossen, beginnt er sich zu laden. - Die Spannung am Kondensator \( U_C(t) \) steigt nicht sofort auf den Endwert, sondern folgt einer Exponentialfunktion: \[ U_C(t) = U_0 \left(1 - e^{-\frac{t}{RC}}\right) \] Dabei ist \( U_0 \) die angelegte Spannung, \( t \) die Zeit, \( R \) der Widerstand und \( C \) die Kapazität. - Nach einer Zeit von etwa 5 × τ ist der Kondensator praktisch vollständig geladen (über 99 % des Endwerts). **Entladevorgang:** - Wird der Kondensator über den Widerstand entladen (z. B. durch Kurzschließen der Spannungsquelle), sinkt die Spannung am Kondensator ebenfalls exponentiell: \[ U_C(t) = U_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}} \] - Auch hier gilt: Nach etwa 5 × τ ist der Kondensator fast vollständig entladen. **Zusammengefasst:** - Die Geschwindigkeit des Ladens und Entladens hängt von der Zeitkonstante τ ab. - Die Vorgänge verlaufen nie sprunghaft, sondern immer exponentiell. Weitere Informationen findest du z. B. bei [Elektronik-Kompendium](https://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0206111.htm).

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Ja, für einen 100nF-Kondensator gegen Masse gibt es einen sogenannten **Frequenzgang** – genauer gesagt, das frequenzabhängige Verhalten seiner Impedanz. **Erklärung:** Ein ideal... [mehr]

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Ja, für einen 100nF-Kondensator gegen Masse gibt es einen sogenannten **Frequenzgang** – genauer gesagt, das frequenzabhängige Verhalten seiner Impedanz. **Erklärung:** Ein idealer Kondensator hat eine Impedanz, die mit steigender Frequenz abnimmt. Die Impedanz \( Z_C \) eines Kondensators berechnet sich zu: \[ Z_C = \frac{1}{j \cdot 2\pi f C} \] - \( f \): Frequenz in Hz - \( C \): Kapazität in Farad (hier 100nF = 100 \times 10^{-9} \) F) - \( j \): Imaginäre Einheit **Frequenzgang:** - Bei niedrigen Frequenzen (z.B. Gleichstrom) ist die Impedanz sehr hoch (theoretisch unendlich bei DC). - Mit steigender Frequenz sinkt die Impedanz. - In einem Bode-Diagramm (Frequenzgang) siehst du eine fallende Gerade mit einer Steigung von -20dB/Dekade. **Praktische Aspekte:** Ein realer Kondensator hat zusätzlich parasitäre Eigenschaften: - **Serienwiderstand (ESR)** - **Serieninduktivität (ESL)** Ab einer bestimmten Frequenz (Resonanzfrequenz) verhält sich der Kondensator wie eine Induktivität, und die Impedanz steigt wieder an. **Fazit:** Ja, der Frequenzgang eines 100nF-Kondensators gegen Masse beschreibt, wie sich seine Impedanz mit der Frequenz ändert. Das ist ein Standardkonzept in der Elektronik und wird oft zur Auswahl von Entkopplungs- oder Filterkondensatoren genutzt. Weitere Infos findest du z.B. hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_(Elektrotechnik)#Frequenzabh%C3%A4ngigkeit_der_Impedanz

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Der **SFH610** ist ein Optokoppler, der zur galvanischen Trennung von Signalen verwendet wird. Grundsätzlich kannst du mit ihm ein PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) übertragen, aber es gibt... [mehr]

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Der **SFH610** ist ein Optokoppler, der zur galvanischen Trennung von Signalen verwendet wird. Grundsätzlich kannst du mit ihm ein PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) übertragen, aber es gibt einige wichtige Punkte zu beachten: ### 1. **Frequenz und Schaltgeschwindigkeit** - Der SFH610 ist kein besonders schneller Optokoppler. Die typische Anstiegs- und Abfallzeit liegt im Bereich von **2–5 µs** (je nach Typ und Last). - Bei einer PWM-Frequenz von **1 kHz** (Periodendauer 1 ms) ist das grundsätzlich noch machbar, da die Schaltzeiten im Vergleich zur Periodendauer relativ kurz sind. - Die Auflösung von **255 Stufen** (8 Bit) bezieht sich auf die Pulsbreite, nicht auf die Frequenz. Das ist kein Problem, solange das Signal sauber übertragen wird. ### 2. **Signalform** - Der SFH610 kann ein digitales Signal übertragen, aber bei sehr schnellen Flanken oder sehr kurzen Pulsen kann das Signal verzerrt werden. - Bei 1 kHz und 0–100 % Tastverhältnis ist das Signal für den SFH610 noch geeignet, solange die Ansteuerung korrekt dimensioniert ist. ### 3. **Ansteuerung des MOSFETs** - Der SFH610 kann **keinen MOSFET direkt ansteuern**! Der Ausgangsstrom des Optokopplers ist zu gering, um ein MOSFET-Gate schnell zu laden oder zu entladen. - Du benötigst nach dem Optokoppler einen **Treiber** (z. B. einen Transistor oder einen MOSFET-Treiber-IC), um das Gate des MOSFETs schnell genug zu schalten. ### 4. **Schaltungshinweise** - Achte auf den Vorwiderstand der LED im Optokoppler, damit der Eingangsstrom stimmt. - Am Ausgang solltest du einen Pull-Up-Widerstand verwenden, wenn du den Transistor im Open-Collector-Modus betreibst. ### **Fazit** - **PWM-Signal mit 1 kHz und 255 Stufen kann grundsätzlich mit dem SFH610 übertragen werden.** - **Direkte Ansteuerung einer MOSFET-Brücke ist nicht möglich** – du brauchst einen nachgeschalteten Treiber. - Für höhere Frequenzen oder schnellere Schaltvorgänge wäre ein schnellerer Optokoppler (z. B. mit Schmitt-Trigger-Ausgang oder ein Gate-Treiber-IC mit integrierter Isolation) besser geeignet. **Datenblatt zum SFH610:** [SFH610 bei Vishay](https://www.vishay.com/docs/83673/sfh610a.pdf) **MOSFET-Treiber-ICs (Beispiel):** [Texas Instruments MOSFET-Treiber](https://www.ti.com/power-management/gate-drivers/overview.html) **Zusammengefasst:** Ja, das geht, aber **nur mit zusätzlichem Treiber** zwischen Optokoppler und MOSFET-Brücke.

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Das CMP1-Interrupt-Flag (Compare Match 1) beim ATtiny (z. B. ATtiny1614, ATtiny817 etc.) im Zusammenhang mit dem Timer/Counter TCA0 wird gesetzt, **wenn der Zählerstand (CNT) den Wert des Compare... [mehr]

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Das CMP1-Interrupt-Flag (Compare Match 1) beim ATtiny (z. B. ATtiny1614, ATtiny817 etc.) im Zusammenhang mit dem Timer/Counter TCA0 wird gesetzt, **wenn der Zählerstand (CNT) den Wert des Compare-Registers (CMP1) erreicht oder überschreitet**. Das bedeutet, das Flag wird **nicht nur dann gesetzt, wenn CNT exakt gleich CMP1 ist**, sondern auch, wenn der Zählerstand das Compare-Register „überholt“ hat, z. B. durch einen Sprung oder weil das Flag nicht rechtzeitig gelöscht wurde. **Mögliche Ursachen, warum das CMP1-Flag gesetzt ist, obwohl CNT ≠ CMP1:** 1. **Flag wurde nicht gelöscht:** Das Interrupt-Flag bleibt gesetzt, bis es durch Software (z. B. durch Schreiben einer 1 in das Flag) gelöscht wird. Wenn du das Flag im Interrupt nicht korrekt zurücksetzt, bleibt es gesetzt, auch wenn CNT inzwischen einen anderen Wert hat. 2. **CNT hat CMP1 übersprungen:** Wenn der Timer sehr schnell läuft oder der Compare-Wert geändert wurde, kann es passieren, dass der Zählerstand den Compare-Wert „überspringt“. Das Flag wird trotzdem gesetzt, sobald CNT ≥ CMP1 ist. 3. **Automatisches Löschen nur bei bestimmten Modi:** In manchen Betriebsarten (z. B. im Single-Shot-Modus) wird das Flag automatisch gelöscht, in anderen nicht. Prüfe, in welchem Modus dein Timer läuft. 4. **Mehrere Compare-Events:** Wenn mehrere Compare-Events auftreten, bevor das Flag gelöscht wird, bleibt es gesetzt. **Zusammengefasst:** Das CMP1-Interrupt-Flag zeigt an, dass **irgendwann seit dem letzten Löschen** CNT den Wert von CMP1 erreicht oder überschritten hat. Es bleibt so lange gesetzt, bis du es explizit löschst. Es ist also normal, dass das Flag gesetzt ist, auch wenn CNT aktuell nicht mehr gleich CMP1 ist. **Datenblatt-Referenz:** Siehe z. B. das Datenblatt des [ATtiny1614](https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/ATtiny1614-1616-1617-DataSheet-DS40002204A.pdf), Abschnitt „Timer/Counter Type A (TCA) – Interrupts and Flags“. **Tipp:** Im Interrupt-Handler immer das entsprechende Flag löschen, um unerwünschte Interrupts zu vermeiden.

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