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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik HF Eigenschaften von Steckbrettern


Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Dass man mit Analogschaltungen auf dem Steckbrett nicht sehr weit in den
HF Bereich kommt ist ja vielleicht bekannt.

Eine Ursache sind die vielen parallel stehenden Blechstreifen der
Klemmfedern die wunderbar übers ganze Brett verteilte
Koppelkondensatoren abgeben.

Man behilft sich dann indem man sich gegenseitig beinflussende
Schaltungsteile in verschieden Ecken, oder noch besser auf versch.
Steckbretter verbannt.

Einen andere Ursache ist das Alubrett auf dem das Steckbrett (bei
manchen Typen) montiert ist.
(In meinem Fall ein 77.5kHz Bandpass mit Gain=100 wird durch einen
Mega8 der ebenfalls an einem Pin 77.5kHz ausgibt gestört)

Ein entfernen des Aluträgers brachte sofort einen Störreduktion um den
Faktor 5.
Verbinden des Alu mit GND (sozusagen als GND Layer) brachte auch eine
Reduktion, aber die Ergebnisse waren bei mir uneinheitlicher und z.T.
abhängig von der sonstigen Kabelführung.

Welche Methode besser ist (entfernen oder Erden des Aluträgers) muss
man anscheinend im Einzelfall austüfteln.

Vielleicht kann ja der ein oder andere Profi noch ein paar erhellende
Komentare oder Tips zum Thema abgeben?

Autor: Conlost (Gast)
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Hallo,

auch oder vor allem bei HF ist eine gute Masseführung wichtig.
Abblock-Kondensatoren an allen ICs direckt an den GND-VCC Pins.
Lange Leitungen vermeiden, falls nicht möglich, dann abgeschirmte
Leitungen verwenden.
Den Schirm aber nur an einer Seite an Masse legen und nicht als
Masseleitung verwenden.
Falls die Schaltung aus mehreren Baugruppen besteht, dann eine
sternförmige Masseführung verwenden und nicht die Masse
durchschleifen.
Steckbretter sind aber allgemein nicht gut für HF-Schaltungen, aber
wenn man das oben gesagte beherzigt, dann könnte es gehen.

Es grüsst,
Arno

Autor: ka-long (Gast)
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Hi,

Wenn Du das Alubrett nur an einem Punkt mit GND verbunden hast, dass
verbinde doch bitte mal das Alubrett über 4 Punkte (an jeder Ecke mit
"dicken" Kabeln hoch zu dem dann nächsten GND.

Vielleicht ist es dann reproduzierbarer...

Gruß ka-long

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Nun, 77kHz klingt zunächst ja recht gemütlich, trotzdem können da
Steckbretter schon ganz schön hinterhältige Biester sein...

GNDen der Aluplatte an meheren Stellen:
Bei mir brachte das zusätzliche GNDen am anderen Ende wieder
schlechtere Ergebnisse. Das hängt stark davon ab wo man den GND
Bezugspunkt der Platte setzt.
Am Besten war es bei mir ihn am GND des Störers zu setzen.

Dabei bemerkte ich warum die Schirmung mit der Aluplatte so wenig
reproduzierbar ist:
Es hängt sehr stark davon ab wie dicht die Aluplatte am Steckbrett
anliegt. 1-3 mm Abstand waren Optimal, darunter oder darüber war es
schlechter.
Das erkläre wer kann.

Eine weitere gute und einfache Möglichkeit den Störer in seine
Schranken zu weisen ist es quer über das Steckbrett zwischen Störer und
Empfänger eine GND Barriere zu legen indem man alle Stecksegmente (auch
die +- Leitungen) untereinander und mit dem GND des Störers verbindet,
je enger je besser.

Mit all diesen Massnahmen hat sich bei mir das Störsignal von
katastrophalen 200mV auf unter 10mV reduziert, immerhin ....

Autor: Bernhard (Gast)
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Wenn bei 77,5kHz Probleme auftreten, dann ist das nicht die Schuld des
Steckbrettes, sondern einzig und allein des Schaltungsaufbaus! Wenn
sowas dort nicht funktioniert, dann auch auf keiner Platine. Ich habe
auf Steckbrettern einen kompletten Doppelsuper bis 30MHz aufgebaut,
absolut machbar. Das sind über 8 Oktaven mehr! Ich würde aus meiner
eigenen Erfahrung die Grenze für sinnvolle Verwendung der Steckbretter
bei etwa 50MHz schätzen. Das setzt natürlich alles einen HF-mässig
durchdachten Aufbau voraus, die entscheidenden Punkte wurden hier
bereits genannt.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>nicht die Schuld des Steckbrettes, sondern einzig und allein des
Schaltungsaufbaus!

Hmmm..., was ist an obiger Schaltung falsch?

Auf dem Steckbrett befindet sich nur nur der untere Filter &
Verstärkerteil und in der anderen Ecke eine Mega8 der an einem Pin
ebenfalls 77.5kHz ausgibt.
Die Kopplung findet zwischen diesen beiden statt und NICHT über die
Antenne. Diese befindet sich zusammen mit dem Vorverstärker über ein
geschirmtes Kabel in 2.5m Entfernung.

>Das sind über 8 Oktaven mehr!
Du gehst von einer flachen Kopplungskurve bis in diesen hohen Bereich
aus?
Für mich schaut es eher danach aus dass es auch in tieferen Bereichen
Resonanzen gibt, oder wie würdest du die stark vom Aluplattenabstand
abhängige Kopplung deuten?

>die Grenze für sinnvolle Verwendung der Steckbretter bei etwa 50MHz
schätzen

Wenn ich richtig gemessen habe so sind zwischen je 2 Steckreihen ca
40pF (???). Bei mir machen sich diese 40pF z.B. bei OpAmp Schaltungen
sehr schnell bemerkbar wenn ich in den MHz Bereich komme(auf der
Platine ist es dann Einwandfrei). Was machst du da anders, dass du so
hoch kommst?

Autor: ,,,, (Gast)
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Poste besser mal ein Foto von deinem konkreten Aufbau auf dem
Steckbrett.

Autor: ,,,, (Gast)
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Ergänzung:

Du sprichst von Störungen, meinst du etwa Rauschen? Dann will ich mal
anmerken, dass du hier einen Filter mit G=100 verwendest.
HF-Eigenshaften und Rauschen sind nicht unbedingt äquivalent. Eine
rauscharme Schaltung auf einem Steckbrett ist nahezu unmöglich und ich
würde hier nicht weiter Zeit invesieren.

Mal abgesehen davon sind 77kHz nahezu Gleichspannung für das Steckbrett
kapazitive Kopplungen sind vernachlässigbar, ebenso induktive.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Hab leider keine Kammera und der Scanner lässt sich nach meinem letzten
Plattencrash nicht mehr installieren.

(die Frage war ja auch nicht so sehr eine Konkrete Schaltung zum laufen
zu bringen, sondern Probleme aufzuzeigen die durch das Steckbrett allein
verursacht werden und was man dagegen tun kann. Es ist ja klar dass
Streuungen durch lange Leitungen etc ZUSÄTZLICHE Probleme bereiten)

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>meinst du etwa Rauschen?
nein, nur die Einstreung des 77.5khz Signals aus dem Mega8 in den
Filter/Verstärker, gemessen an dessen Ausgang. Dort erscheint dann ein
(sinus) Signal auch ohne Antennsignal, dessen stärek abhängig ist von
den Obigen Massnahmen.

>abgesehen davon sind 77kHz nahezu Gleichspannung für das Steckbrett
 kapazitive Kopplungen sind vernachlässigbar, ebenso induktive

Dachte ich ja auch, deswegen war ich so verwundert...

Mann sollte jedoch im Auge behalten, dass die Fremdanregung ja ein
Rechtecksignal ist.

Autor: Bernhard (Gast)
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Hallo,

40pF sind unrealistisch, ich habe von eigenen Messungen 1-2 pF in
Erinnerung, viel mehr ist das nicht. Stell doch mal eine Rechnung auf:
Nehmen wir mal an die Steckfedern sind rechteckig, eine Kante 15mm und
die andere 6mm. Schätzen wir den Abstand zweier benachbarter
Steckfedern mit 1mm ab, dann liefert C=A*eps/d ganze 0,8pF !!! Das
jetzt nur mal so als grobe Abschätzung, vielleicht liegt noch eine
Isolation mit eps(r) dazwischen, ich denke meine 1-2pF sind ein
verdammt guter Richtwert.

Mess es aus: An eine Klemmfeder eine hochfrequente Spannung (ein paar
hundert kHz), an die direkt benachbarte einen clever dimensionierten R
(klein genug, daß 1. die Kapazität vom zweiten Anschluss gegen Masse
vernachlässigt werden kann und 2. daß der Meßinnenwiderstand nicht
stört ; groß genug daß noch ein meßbares Signal anliegt) und die
Signalspannung gemessen. Daraus läßt sich die Kapazität berechnen.

"Für mich schaut es eher danach aus dass es auch in tieferen
Bereichen
Resonanzen gibt, oder wie würdest du die stark vom Aluplattenabstand
abhängige Kopplung deuten? "

Keine Ahnung, was für Resonanzen du meinst. Das Brett selbst erzeugt
keine. Über Steckbrett-bedingte Resonanzen kannst du dir anfangen
Gedanken zu machen, wenn die Aufbauabmessungen in die Größenordnung mit
der deiner Frequenz korrespondierenden Wellenlänge kommt, also nicht
unter 100MHz! Alle anderen Resonanzen hast du mit deiner Schaltung
selbst erzeugt. Zu der Kopplung mit der Aluplatte kann ich nichts
weiter sagen, keine Ahnung was du da aufgebaut und beobachtet hast.

Zu deiner konkreten Schaltung + Effekte kann ich nichts sagen, dafür
weiß ich zu wenig (Aufbau!!!).

Autor: Bernhard (Gast)
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Nachtrag: Eine eben durchgeführte Messung liefert 2.12pF (Kap. zwischen
zwei Klemmen). Gemessen bei 10kHz, 10kOhm als Last, 20Vpp
Eingangsspannung, 26.6mVpp Ausgangsspannung.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
<Die Kopplung findet zwischen diesen beiden statt und NICHT über die
<Antenne. Diese befindet sich zusammen mit dem Vorverstärker über ein
<geschirmtes Kabel in 2.5m Entfernung.

Woher willst du das wissen? Hast du die Antenne+Verst.abgetrennt und
den Filtereingang sauber abgeschlossen? Wie lang ist denn der Streifen
wo die 77KHz des Mega8 anliegen, ich meine das ist immerhin Rechteck.
Die Aluplatte könnte da glatt als Koppler arbeiten. Ist die
Versorgungsspannung des Filter OV noch mal gesiebt? Nicht das du da
schon Mist einfängst. Mehr fällt mir da jetzt aber auch nicht ein.
Übrigens den Antennenverst. würde ich so nicht bauen sondern nur
Antenne + Fet als Stromtreiber schalten und über eine Basisschaltung
auskoppeln. Das hält Störungen siche fern und du brauchst nur ein
simples koaxiales Kabel.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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So, nun hab ich wieder etwas Zeit.

@Bernhard

Danke für die Messung. 2pF sind ja in der Tat sehr wenig und bringt
mich etwas ins Grübeln.
Da meinem C-Messgerät in diesen Regionen eine zu geringe Auflösung hat,
bin ich damals einfach hergegangen  und habe versch. OpAmp Schaltungen
auf Platine mit ihrem Gegenstück auf dem Steckbrett verglichen, indem
ich mich gefragt habe, wieviel pF muss ich zwischen den Pins auf der
Platine zwischenlöten um einen ähnlich schlechten Signalverlauf wie auf
dem Steckbrett zu erhalten.
Ob ich wusste was ich dabei gemessen habe? Nöh, (schliesslich bleibt
dabei der Ind. Anteil der Drähte, Kohle->SMD Widerst. etc
unberücksichtigt). Darum habe ich ja auch hinter die 40pF drei ?
gesetzt, in der Hoffnung dass jemand anbeisst...

@Uwe

>Kopplung NICHT über die Antenne....
>...den Filtereingang sauber abgeschlossen?

???, der Filter besteht doch am Eingang aus 2kOhm gegen Masse.

>... Hast du die Antenne+Verst.abgetrennt
Sowohl als auch. Störempfang über die Antenne (vom Mega8 bzw. Monitor
(100kHz)) werde erst im Nahbereich unter 1 m sichtbar.

>Versorgungsspannung des Filter OV noch mal gesiebt?

Ja, 10µF/100Ohm. Um ganz sicher zu gehen, dass hier keine Störungen
eingekoppelt werden, hatte ich dann allen drei Teilen eine eigen
Stromversorgung gegeben, dem Antennverstärker sogar eine Batterie.

>Rechteck....Die Aluplatte könnte da glatt als Koppler arbeiten

Ja, das beobachte ich auch. Bei unverändertem Aufbau wirkt die mit GND
verb. Aluplatte wenn sie sich nur unter dem Störer befindet als
Abschirmung.
Schiebe ich sie dann weiter, so dass sie sich auch unter dem
Filter/Verst. befindet so steigt die Einkopplung wieder an.

>....77.5kHz Rechteck

In der Tat, die Betonung muss auf Rechteck liegen.
Verschleife ich die Flanken über ein RC Glied am Ausgang des Mega8 so
nimmt die Störung sofort ab!

>Wie lang ist denn der Streifen wo die 77KHz des Mega8 anliegen

Hier habe ich verschieden Experimente gemacht um zu sehen wie sich das
Störsignal über das Steckbrett ausbreitet.
Warum "über das Steckbrett"?
Na, ich steck ein 8cm Drahtstück an den M8 Ausgang und Beobachte am
Oszi die Einstreuung am Verst.ausgang, je stärker je näher ich das
andere Ende des Drahtstück zum Verst. einstecke, bei sonst gleicher
Geometrie. Dito wenn ich zwischen Störer (ohne Drahtstück, nur der Pin)
und Verst. die oben beschriebene GND Barriere lege, je nach dem ob sie
mit GND verbunden ist oder nicht.
Daraus schloss ich, dass sich die Störung primär übers Brett
ausbreitet, wie auch immer, oder?
Vielleicht gilt aber auch nur der alte Spruch: Wer viel misst, misst
Mist.

(Übrigens, die Schaltung arbeit soweit eigentlich ganz passable und
wird wenn sie fertig ist ein über die DCF77 Trägerfrequenz VCO
nachgeführtes Quarznormal)

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Anmerkung:

Mit meinem Eingangsposting ging es mir nicht so sehr um die Frage:
Hilfe warum schwingt meine Schaltung?
sondern praktische Tips & Informationen zum Thema HF & Steckbretter
für mich und andere Anfänger zu sammeln.

Mein konkreter Einstieg (DCF77 Empfänger) diente da nur als Aufhänger
weil anscheinend obiger Filter/Verst. ein empfindliches Messinstrument
für die Einkopplungen über das Steckbrett abgab und ich so einiges
ausprobieren und lernen konnte. (OK., man kann sich hier sicher ein
einfacheres & sauberes Messinstrument ausdenken).

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
<wird wenn sie fertig ist ein über die DCF77 Trägerfrequenz VCO
<nachgeführtes Quarznormal)
Haste das schon sauber am laufen? Ich habe bei der selben Gelegenheit
recht unschöne Erfahrungen mit dem DCF Signal gemacht. Es bleibt
manchmal weg, hat Pasendreher.... Mal so als Tip, ohne eine träge PLL
wirst du da nicht klar kommen.
Aber das sind die besten Experimente um was zu lernen.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>Haste das schon sauber am laufen?
Nöh...

>ohne eine träge PLL wirst du da nicht klar kommen.

die Grundidee habe ich von hier:
     http://www.cadt.de/dieter/dcf/dcfqu.htm
möchte es aber etwas anderst aufbauen:
- den VCO nicht diskrekt sondern einen 20MHz am Mega8 mit VarCap Diode

  ziehen (oder ist das zu instabiel?). Die Teilung auf 77.5kHz erfolgt

  im M8 mittels Timer/Counter.
- Den Mischer mit einem HC4053 Multiplexer nach einer Idee die Uwe
  Nagel hier irgendwo einmal gepostet hat, angesteuert vom M8.
- Den Phasenintegrator wie im Link (1-10sec Zeitkonstante)

>Aber das sind die besten Experimente um was zu lernen

... eben eben (wenn man nur nicht immer gleich vom Hölzchen aufs
Stöckchen kommen würde)

(Übrigens, obige Einstreuungen erzeugten bei anliegendem DCF77 Sig.
wunderbare Schwebungen, so dass ich meinen Eigenbaufreq.messer ein
erstes Mal abgleichen konnte... :-) )

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