Welchen 100nF Entkoppelungskondensator für bis zu 7GHz

Mit einem Kerko wohl gleich gar nicht.
Ausser das Layout "macht" mehr daraus.

Die Hersteller haben Diagramme fuer den Impedanzverlauf.
HF-technisch besonders guenstige, mechanisch kleine Kerkos,
degradieren ihre Kapazitaet aber bei zuviel Spannung.

>Wohl aber mit mehreren, parallelgechalteten Kerkos
>mit unterschiedlicher Kapazität.
Macht man nicht. Da entstehen wieder kleine Schwingkreise.

Vielleicht habe ich mich ein wenig falsch ausgedrück. Es geht nicht um 
die Entkoppelung von Versorgungsspannungen, sondern um DC Block im RF 
Pfad.

Wilhelm S. schrieb:
> Hallo zusammen, hallo Simon.
>
> Wieviel kHz nach unten! willst du erreichen, dass du 100nF als Koppel-C
> ins Auge fasst? Selbst bei 10MHz tuts zur Not noch ein 1nF und > 1Ghz
> ist fast alles eh zuviel und zu gross.
>
> 73
> Wilhelm

Das Problem ist, dass ich auf ca. 300kHz bis 500kHz runter möchte.

Generell so klein wie möglich im Wert. Bei solchen Cs muß man genaue 
Datenblattunterlagen haben. Z.B. ist die "SRF" (Self Resonance 
Frequency) zu beachten. Deshalb sollte so ein C so bemessen sein, daß 
die untere Frequenzgrenze nicht unnötig tief gelegt wird. Das in Frage 
kommende C sollte ein Mikrowellentyp mit den korrekten Abmessungen sein 
der auf die in Betracht kommende Mikrostripleitung annähernd drauf passt 
ohne weit über zu stehen. Bei den üblichen Mikrowellensubstraten sind 
solche Cs meist von 0201 bis 0805 Baugröße, je nach 50Ohm 
Mikrostripbreite.

Die SRF sollte idealerweise über die oberste Frequenzgrenze liegen denn 
über der SRF Grenze verhält sich das C dann umgekehrt wie eine 
Spuleninduktivität. Man beachte, daß in diesen Frequenzbereichen die 
physische Länge eines solchen Cs nur einen Bruchteil der Wellenlänge 
aufweisen darf. Sollte sich das C unzulässig reaktiv verhalten kann so 
ein Teil unter gewissen Quell- und Lastinpedanzbedingungen manchmal auch 
unstabil werden und oszillieren.

Als erstes sollte man das Datenblatt des MMIC konsultieren ob der 
Hersteller Hinweise zu den in Frage kommenden Kopplungskomponenten und 
Ausführung macht. Manche Hersteller schlagen sogar spezifische 
Herstellertypen vor. Das ist dann schon ein guter Startpunkt.

Wie tief ist denn die untere Arbeitsfrequenzgrenze?

Typischerweise werden im GHz Bereich kleine C-Werte verwendet. Bei 10GHz 
50 Ohm Microstrip werden oft nur ein paar pF als Kopplungs-C verwendet. 
Bei geringen Bandbreiten kann man das Kopplungs-C als integraler Teil 
einer Mikrostripstruktur ausführen.

Wenn es breitbandig sein soll, finde den größten C-Wert mit einem 
SRF>7GHz und lebe damit. Nach unten hin wird natürlich die Anpassung 
schlechter werden, führt aber in den meisten Fällen nicht zu einem 
Mißerfolg. Im Mikrowellenbereich sind die Grenzen meist fließend und 
moderate Verletzung der Theorie führt kaum direkt zu einem Versagen. Man 
muß wissen wo man Kompromisse eingehen muß. Mach halt die untere 
Arbeitsfrequenzgrenze nicht unnötig tief und merke Dir, daß die Kopplung 
nur graduell sich verändert. Voraussetzung ist auch, daß das MMIC über 
alle in Frage kommenden reale und imaginäre Impedanzwerte völlig stabil 
bleibt.

Es gehört schon einige Erfahrung und Meßmittel dazu um zu einen 
brauchbaren Design zu kommen. Wenn Meßmittel fehlen, dann muß man au 
etwas Glück vertrauen damit es einigermaßen praktisch funktioniert.

7GHz? 100nF? Hmm ;-)

Für Z über f für Kondensatoren gibts Tools. Beispiel Murata Simsurfing:
https://ds.murata.co.jp/simsurfing/index.html?lcid=en-us
Aber auch Kemet hat sowas.

Was man sieht: Z fällt bis zu einer bestimmten Frequenz (Eigenresonanz), 
und steigt danach wieder (induktives Verhalten). Umso kleiner die 
Kapazität, umso höher die SRF, umso kleiner die Bauform, selbiges.

Konkrete Beispiele:
0201 100nF: 46MHz
0201 1nF: 470MHz
0201 100pF: 1500MHz

--> Standardbauteil 7GHz 100n? Eher nicht :-)

Also geht man so vor, dass man ein Z über f vorgibt (z.B. tund das 
Datenblätter mancher IC), und man schaltet parallel, bis das gewünschte 
Verhalten erreicht ist.

Einige Hersteller bieten auch dafür Tools an, Excel Listen und 
dergleichen mehr, es gibt auch freie Tools.
Google sagt:
http://www.pdntool.com/
als Beispiel.

Also, frisch ans Werk :-)
Viel Glück mit 7 GHz, du wirst es brauchen.

Was das Layout angeht, das war nicht gefragt. Mein Arbeitgeber hat ein 
Tool für Power intigrity Simulationen. Das hat ziemlich viel Geld 
gekostet (5-stellig glaube ich), mit dem kann man das Layout simulieren.

> Breitbandig bis 8GHz & lowcost ..

Naja mittlerweile passt das schon.
Sind zwar keine Cent-Artikel, aber Lowcost ist schon machbar.
Zumindest direkt in China.

Und man muesste auch noch differenzieren, ob es "besondere"
Anforderungen an die Welligkeit gibt.
Sehr genau wird dann auch heute noch immer sehr teuer werden.

Aber das wird dann die naechste Salamischeibe :).

Ich merke schon die Auswahl wird nicht einfach. Wenn es nur um fixe 7GHz 
ginge wäre es ja einfach aber 100nF brauche ich eben für den kHz 
Bereich. Es geht hier um 300kHz bis 7GHz. Ich simuliere die 
mikrostreufenleitung und einzelne Teile mit open source fieldsolvern 
aber nicht das ganze board. Kann ich mir eben nicht leisten ein 5 
stelliges tool zu kaufen. Welches tool nutzt du denn, sofern du das 
sagen kannst?

> --> Standardbauteil 7GHz 100n? Eher nicht :-)

das kann durchaus gehen. Ich hatte mal 3 Stück 100nF im 0402 Gehäuse als 
Abblock-Kondensator verwendet. Der NWA (network analyser) war der 
meinung das ginge ganz gut bis 8GHz. Waren "ganz normale" 
Keramikkondensatoren (Yaego glaub ich mich zu erinnern.)
Ist natürlich dann vom Hersteller nicht garantiert. Und es muss der 
100nF Wert sein!! Die 82nF der Baureihe waren bei hohen Frequenzen 
wesentlich schlechter! Offensichtlich wurden die runden Werte die 
typisch zum Abblocken verwendet werden besonders auf hohe Frequenzen 
optimiert, und die krummen Werte nicht.
Warum das ein Hersteller so macht weiß ich nicht. Das waren damals aber 
die eindeutigen Messergebnisse.

Wie breit ist deine (50Ohm?) Leiterbahn? Mache so viele der 0402 oder 
besser 0201 nebeneinander drauf dass sie die Leiterbahnbreite abdecken. 
Und dann messen.

Wenn das nur ein Hobbyprojekt ist:

Löte einen 15pf und 10n übereinander auf die Streifenleitung in 0402 
oder 0603 Baugröße und gut ist und teste es einfach wenn Du die nötigen 
Signal Quellen hast. Und wenn es nicht gleich zufriedenstellend 
funktioniert versuch verschiedene Kombinationen kleiner und größerer 
Werte. Wichtig ist sehr kleine Baugröße. Der kleinere C soll zuerst 
eingelötet werden. Auch dem Streifenleitung auf Coaxbuchsen Übergang die 
nötige Aufmerksamkeit schenken.

Das überanalysieren ohne die nötigen Meßmitteln und SW führt sowieso zu 
nichts. Der Abfall zu niedrigen Frequenzen hin wird sich in Grenzen 
halten. Lese das Datenblatt nach unterstützenden Herstellerhinweisen.

Nichts wird so heiß gegessen wie es gekocht wird.

Hättest übrigens auch sagen können um welchen MMIC es sich handelt 
Verstärker, Vorteiler, Mischer, Abschwächer...) Diese ganze typische 
Salamitaktik verschwendet nur Zeit. Also muß ich vermuten, daß es sich 
eigentlich um ein Low-Budget Firmenprojekt handelt ohne große Meßmittel 
und SW Budget. Auch gibst Du keine Hinweise bezüglich Aufbauabsichten, 
Art des LP Substrat Dielektrikum Dicke. (Auf normalem FR4 mit 1.6mm 
Dicke sind 50 Ohm Streifen fast 5mm breit) - Also dünne LP verwenden und 
auf dünnmöglichste Streifenbreite kommen. Das kommt auch dem Übergang 
MMIC auf Streifenleitung zugute.

Trotzdem, viel Erfolg. Wenn es nur das Kopplungsproblem ist, dann wird 
es bald funktionieren.

Gerhard H. schrieb:
> diese blöde microcontroller.net-Software zerstört den Originaltext beim Posten

Da waren vermutlich Begriffe und Abkürzungen dabei, die zufälligerweise 
am PI-Filter hängen bleiben. Musst mal danach suchen und mit ein paar 
Sonderzeichen diese zerhacken. Alternativ ginge noch den Text bei 
p*aste&bin zu posten und hierher zu verlinken.

Ich würde da einfach einen beliebigen 100nf 0402 oder 0201 Kondensator 
nehmen. Wenn es nur um Transmission geht ist das in der Praxis auch bei 
den Frequenzen kein Problem. Du kannst dir bei Murata ja Mal das S21 
verschiedener Kondensatoren anschaue im online Tool. Kaum Verluste trotz 
suboptimaler Impedanzkurve.

Also weil nach dem Prozess und Verstärker gefragt wurde. Es geht um ein 
lva-123+ von minicircuits mit einem tcbt-14+ bias Tee. Die Leiterplatte 
ist RO4350B mit 0.254mm substratdicke. Leiterbahn für 50ohm ist 0.45mm 
coplanar waveguide. 0402 packages bieten also die beste Anbindung.

Nils schrieb:
> Ich würde da einfach einen beliebigen 100nf 0402 oder 0201 Kondensator
> nehmen.

Kommt wohl auf die HF-Leistung an ...

Wolfgang schrieb:
> Nils schrieb:
>
>> Ich würde da einfach einen beliebigen 100nf 0402 oder 0201 Kondensator
>> nehmen.
>
> Kommt wohl auf die HF-Leistung an ...

Es gibt schon stellen wo es durchaus mal 15dBm sind.

Mache dir keinen Kopf bei 15dBm
Einfach ein normaler Kerko. X7R oder X5R mit 100nF (wenn die untere 
Grenzfrequenz so tief sein muss)

Gerhard H. schrieb:
> (...) und diese blöde
> microcontroller.net-Software zerstört den Originaltext beim Posten
> wenn ihr irgendwas nicht gefällt. Eigentlich nicht zum erstenmal.
> Mir reicht's für heute.

Ja, einmal ctrl-A ctrl-C vor dem Absenden kann viel Tipparbeit sparen.

Wobei ctrl-C beim Firefox mittlerweile auch Glückssache ist. Mal 
funktioniert es, und mal braucht er explizit Rechte Maustaste - 
"kopieren".

Habe in meinen Schaltungen bis 6 GHz zur Entkopplung auch immer normale, 
billige Kerkos genommen, typisch NP0 in Größe 0402. (Wenn es 
hauptsächlich darum geht DC zu blocken, warum nicht? Bei mir ging es 
z.B. um die Verteilung eines LO-Signals auf Streifenleitungen an mehrere 
Punkte, nicht um z.B. einen sehr rauscharmen Eingang mit super 
Anpassung, wo das Bauelement ein Teil des Anpassnetzwerks war). Eine im 
Datenblatt angegebene Selbstresonanzfrequenz, die deutlich unter der 
Arbeitsfrequenz lag, hat nie ein Problem dargestellt. Es kam immer noch 
genügend Signal am Ziel an und die Anpassung war selten schlechter als 
-10 dB.

Simon B. schrieb:
> Kann mir jemand vielleicht ein paar Hinweise geben worauf ich achten
> muss, wenn ich für einen extrem breitbandiges Modul
> Entkoppelungskondensatoren mit 100nF Kapazität auswählen will. Das soll
> eine eher Low-Cost Anwendung werden, daher dachte ich an
> Standardbauteile.

Wie andere schon schrieben, Standardbauteile sollten hier ausreichen, 
sofern es nicht aufs Zehntel-dB ankommt. Anbei der Frequenzgang eines 
stinknormalen 0805-Kondensators mit 100 nF und X7R-Dielektrikum in 
Thru-Konfiguration. Die Ripple dürften von der Fehlanpassung der 
Kondensator-Lötpads an die Leiterbahn herrühren. Insgesamt wird die 
Einfügedämpfung kaum größer als 1 dB, selbst beim grobschlächtigen 0805.

Diese Frage taucht hier öfter auf. In 
Beitrag "Re: Gibt es billige DC-Block-Kondensatoren für 2,45 GHz?" hatte 
ich mal verschiedene 0805-Kpondensatoren vermessen, allerdings nur bis 
1,8 GHz. Wie man sieht, sind die auch jenseits der 
Serienresonanzfrequenz noch gut als Koppelkondensator brauchbar.

Gerhards Hinweis oben, und auch sein Posting 
Beitrag "Re: Gibt es billige DC-Block-Kondensatoren für 2,45 GHz?", sind 
lesens- und beachtenswert. Siehe auch diesen Thread: 
Beitrag "DC Block Kondensator auswählen".

HFler schrieb:
> Sollte sich das C unzulässig reaktiv verhalten kann so
> ein Teil unter gewissen Quell- und Lastinpedanzbedingungen manchmal auch
> unstabil werden und oszillieren.

Keine Ahnung, was hier genau gemeint ist. Aber ein passives Bauelement 
allein ist ganz sicher unter keinen Umständen zu sich selbst erhaltenden 
Schwingungen fähig.

HFler schrieb:
> Löte einen 15pf und 10n übereinander

Das ist nicht ratsam, weil man sich damit eine Parallelresonanz baut aus 
dem 15pF und dem wegen Eigenresonanz induktiv wirkenden 100nF. Ich habe 
das beispielhaft für Murata 0402-Bauform simuliert mit S-Parametern von 
Murata.

Ein einzelner 100nF funktioniert besser, Ergebnisse ebenfalls angehängt.

Viel Erfolg!

HF-Verbinder schrieb:
> Das ist nicht ratsam, weil man sich damit eine Parallelresonanz baut aus
> dem 15pF und dem wegen Eigenresonanz induktiv wirkenden 100nF.

Oder man packt einen deutlich größeren Kondensator parallel dazu. Ich 
habe mal einen 1µF-0805-Kondensator über den 100 nF-0805 gelötet. Schaut 
nicht schlecht aus, damit kommt man gut in den zweistelligen 
kHz-Bereich.

Mario H. schrieb:
> Wie andere schon schrieben, Standardbauteile sollten hier ausreichen,
> sofern es nicht aufs Zehntel-dB ankommt. Anbei der Frequenzgang eines
> stinknormalen 0805-Kondensators mit 100 nF und X7R-Dielektrikum in
> Thru-Konfiguration. Die Ripple dürften von der Fehlanpassung der
> Kondensator-Lötpads an die Leiterbahn herrühren. Insgesamt wird die
> Einfügedämpfung kaum größer als 1 dB, selbst beim grobschlächtigen 0805.

Das ist alles ganz plausibel und schön. Aaaaaaaber .....

In einer Schaltung hat man gleich mehrere solcher Koppel-
Kondensatoren drin. Angenommen ich habe eine Kettenschaltung
aus zwei Verstärkern die ich jeweils separat "biasen" muss und
deren Ein-/Ausgänge kein Fremd-DC vertragen. Schon habe ich
mindestens drei Kondensatoren und die Summe des Frequenzgangs
verschlechtert sich bei dieser Anwendung bis 7 Ghz auf
mindestens 3dB bis 3.5dB. Dann kommen noch die Verluste bei
Verkettung durch Fehlanpassung der Verstärker durch miserable
Reflexionsfaktoren, und schon ist man bei einem Frequenzgang
von 5-8 dB. Allein schon einer der besten (vom Frequenzgang
her) HF-Verstärker macht in einem Testaufbau "de-embedded"
alleine bereits 1.5-2 dB Frequenzgang über diesen Bereich.
Da ist man im Gesamtsystem schnell mal bei über 10 dB
angelangt.

Deshalb habe ich immer versucht bereits bei den Koppel-
Kondensatoren auf minimale Verluste zu achten, an einen stink-
normalen 100nF Kondensator habe ich niemals zu denken gewagt.
Daher ist - wenn man nicht einen beliebigen Frequenzgang
bekommen will - den Gedanke an die 100nF Kondensatoren für
10 Euro pro Stück nicht so abwegig. NP0-Kondensatoren sind
nach meiner Erfahrung manchmal ein vernünftiger Kompromiss.

Wie immer gilt für die individuellen Anforderungen: YMMV

hf werker schrieb:
> In einer Schaltung hat man gleich mehrere solcher Koppel-
> Kondensatoren drin.

Ja, sicher, 1 dB kann manchmal schon zu viel sein. Ich habe den 100 
nF/0805/X7R-Kondensator nochmal mit dem VNA nachgemessen. Der 
Kondensator ist dabei nicht de-embedded, es sind insgesamt noch ca. 30mm 
GCPWG und zwei SMA-Launcher dabei. Die magentafarbene Kurve ist der 
GCPWG mit den SMA-Launchern allein, was schon ca. 0,4 dB bei 3,7 GHz 
verschlingt. So schlecht ist der 100 nF-Kondensator tatsächlich nicht.

Das alles nur bis 4 GHz, mehr gibt das Bastellabor nicht her.

Gerhard H. schrieb:
> Ich mag das wenn etwas Verluste da sind. Das macht die ganze
> Angelegenheit weniger hippelig. Verstärkung ist billig.

Das ist auch meine Erfahrung.

Hammer-Kondensatoren. Meine gehen immer nur bis 100MHz und sind dann 
induktiv. Meine 0805 gehen eine Dekade drunter schon nicht mehr.

DoS schrieb:
> Hammer-Kondensatoren.

Nö, ganz normale.

> Meine gehen immer nur bis 100MHz und sind dann induktiv.

Der gezeigte Kondensator ist auch ab deutlich weniger als 100 MHz 
induktiv. Das tut seiner Verwendbarkeit als Koppelkondensator bis in den 
GHz-Bereich aber keinen Abbruch.

Nochmal der Hinweis auf 
Beitrag "Re: Gibt es billige DC-Block-Kondensatoren für 2,45 GHz?". Die 
dort vermessenen Kondensatoren sind de-embedded, d.h. die gezeigten 
Impedanzverläufe beziehen sich ausschließlich auf den Kondensator, ohne 
Leiterbahnen, etc. Man beachte die magentafarbene Kurve in 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/488011/100nF.png. Den 
Kapazitiven Bereich sieht man auf der Frequenzskala nicht einmal.

> Meine 0805 gehen eine Dekade drunter schon nicht mehr.

Größenordnungsmäßig dürfte die SRF des 100nF/0805-Kondensators in der 
Gegend von 10 MHz liegen. Glücklicherweise "geht" er trotzdem.

Mario H. schrieb:
> Der gezeigte Kondensator ist auch ab deutlich weniger als 100 MHz
> induktiv. Das tut seiner Verwendbarkeit als Koppelkondensator bis in den
> GHz-Bereich aber keinen Abbruch.

Genau, er muss nur niederohmig sein.

Oberhalb der SRF niederohmig induktiv ist für diesen Zweck völlig ok, 
die DC wird getrennt und die HF nur wenig gedämpft. Im Beispiel "meines" 
100nF liegt die SRF auch bei 30MHz.