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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ist die Kapazität frequenzabhängig?


Autor: Tom (Gast)
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Hallo,

mal ne ganz blöde Frage, ist die Kapazität eines Kondensators 
frequenzabhängig? Also die reine Kapazität, nicht der kapazitive 
Widerstand.


Hintergrund:
Ein 3,3V Spannungsregler braucht einen Stützkondensator von 1-10µF mit 
einen ESR von kleiner 10 Ohm. Von 30 Leiterplatten(Sender Fernbedienung) 
mit den selben Bauteilen funktionieren nur rund 50%. Die 
funktionierenden haben alle immer einen konstanten Pegel von 3,3V, die 
50% die nicht funktionieren haben  im Sendefall(alle 10ms) nette Ripple 
von ca. 100-200mV. Wenn ich auf diesen Leiterplatten den Kondensator 
austausche, sind die Ripple weg und die Platte läuft ohne Probleme.

Wenn ich die Kondensatoren nachmesse, incl. ESR sind die Werte laut 
Datenblatt aber OK.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Kapazität is ne Baugröße, die ändert sich beim normalen Kondi so schnell 
nich.

Und ansonsten: Du hast wohl grad deine erste Bekanntschaft mit 
Blockkondensatoren gemacht ;-) Klar, größere Tonne --> gleicht größere 
Rippel aus, kleine Tonne --> fängt schnelle Spitzenströme ab.

Autor: ... ... (docean) Benutzerseite
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http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Kapazit%C3%A4t

eher nicht nur Geometrie und materialabhängig...

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Tom wrote:

> Ein 3,3V Spannungsregler braucht einen Stützkondensator von 1-10µF

Üblich sind eigentlich 2 Kondis (je einer an Ein- und Ausgang).

> mit den selben Bauteilen funktionieren nur rund 50%.

Was für Kondis?
Keramik, Tantal oder Elko?

Nimm am besten Keramik, die sind auch schön klein (z.B. 10µ/6,3V in 
0603).

Bei Elkos solltest Du in jedem Fall noch ne 100nF-Pille parallel 
schalten.


Peter

Autor: Dummschwätzer7093 (Gast)
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Autor:  Tom (Gast)
>mal ne ganz blöde Frage,

Autor:  Sven Pauli (haku)

>Kapazität is ne Baugröße, die ändert sich beim normalen Kondi so schnell
>nich.
>Und ansonsten: Du hast wohl grad deine erste Bekanntschaft mit
>Blockkondensatoren gemacht ;-) Klar, größere Tonne --> gleicht größere
>Rippel aus, kleine Tonne --> fängt schnelle Spitzenströme ab.

Blöde Frage, blöde Antwort.

Wobei die Antwort eigentlich noch blöder ist.

Autor: Analog (Gast)
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Die Kapazität ansich ist konstant. C=const.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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Autor:  Analog (Gast) Datum: 23.07.2008 16:45

>Die Kapazität ansich ist konstant. C=const.

Was soll das nun wieder?

Bei Keramikkondensatoren kann die Kapazität stark von Temperatur und 
anliegender Spannung abhängig sein.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Dummschwätzer7093 wrote:
> Autor:  Tom (Gast)
>>mal ne ganz blöde Frage,
>
> Autor:  Sven Pauli (haku)
>
>>Kapazität is ne Baugröße, die ändert sich beim normalen Kondi so schnell
>>nich.
>>Und ansonsten: Du hast wohl grad deine erste Bekanntschaft mit
>>Blockkondensatoren gemacht ;-) Klar, größere Tonne --> gleicht größere
>>Rippel aus, kleine Tonne --> fängt schnelle Spitzenströme ab.
>
> Blöde Frage, blöde Antwort.
>
> Wobei die Antwort eigentlich noch blöder ist.

Was auch immer du willst: Gefragt war, ob die Kapazität eines Kondis 
frequenzabhängig ist. Und das ist sie bzw. das sollte sie im Idealfall 
nicht sein. Ente.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Was auch immer du willst:

Naja, ich lese gerne wohlformulierte, verständliche Fragen, die alle 
notwendigen Informationen enthalten -- und darauf passende, sinnvolle 
Antworten.

Übrigens:

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolytkondensator...

Die Kapazität eines Elektrolytkondensators ist frequenzabhängig. Bei der 
Frequenz „0“, bei Gleichspannung, hat ein Elko eine Ladefähigkeit, die 
Gleichspannungskapazität genannt wird. Sie wird mit einer Zeitmessung 
über die Lade- bzw. Entladekurve eines RC-Gliedes gemessen. Die 
Gleichspannungskapazität ist etwa 10 bis 15 % höher als die Kapazität, 
die mit der von der Norm vorgeschriebenen Frequenz von 100/120 Hz 
gemessen wird. Hierin unterscheiden sich Elektrolytkondensatoren von 
anderen Kondensatorarten, deren Kapazität bei 1 kHz gemessen wird.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Sven Pauli wrote:
> Was auch immer du willst: Gefragt war, ob die Kapazität eines Kondis
> frequenzabhängig ist. Und das ist sie bzw. das sollte sie im Idealfall
> nicht sein. Ente.
Lebst Du in einer idealen Welt? Die einzigen einigermaßen idealen und 
realen Kondensatoren, deren Kapazität von der Frequenz unabhängig ist 
und die nebenbei praktisch keine Verluste haben (tan delta = 0) sind 
gasgefüllte (epsilon_r ungefähr 1). Und um solche geht es hier eher 
nicht. Das epsilon_r (die relative Permittivität) von dielektrischen 
Materialien, die die Kapazität eines Kondensators entscheidend 
mitbestimmt, ist aufgrund der unterschiedlichen sich abspielenden 
Polarisationsprozesse durchaus frequenzabhängig. Die relative 
Permittivität von Dielektrika sinkt mit steigender Frequenz.

Ich denke allerdings, dass in den Frequenzbereichen, die in diesem 
aktuellen Zusammenhang eine Rolle spielen, die Änderung des epsilon_r 
keine (messbaren) Auswirkungen haben dürfte. Da spielt dann eher die 
durch den ESR und sonstige parasitäre Effekte bedingte Änderung der 
effektiven Kapazität eine Rolle. Und bei Elkos ist die Änderung in 
Abhängigkeit von der Frequenz besonders ausgeprägt. Hat mit dem Aufbau 
zu tun.

Wenn Du in Deiner offensichtlich idealen Welt ein paar andere ideale 
Bauelemente übrig hast, könntest Du mir mal ein paar schicken. Mir 
fehlen noch ein paar ideale Spannungsquellen, weil meine Studis immer 
alles simulieren und sich dann wundern, dass wir im Labor keine idealen 
Spannungsquellen haben. (Weitgehend) ideale Kondensatoren habe ich zwar 
tatsächlich, nur sind die für Standard-Anwendungen ein wenig zu 
sperrig... ;-)

EDIT:
Sehe grad, Stefan hat das Problem schon beschrieben, während ich noch am 
Formulieren war...

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Johannes M. wrote:
> Sven Pauli wrote:
>> Was auch immer du willst: Gefragt war, ob die Kapazität eines Kondis
>> frequenzabhängig ist. Und das ist sie bzw. das sollte sie im Idealfall
>> nicht sein. Ente.
> Lebst Du in einer idealen Welt?
Natürlich nich...

> Die einzigen einigermaßen idealen und
> realen Kondensatoren (...)
Tjoa, bei so einer ungenauen Frage hab ich einfach mal den Idealfall 
angenommen... blöde Frage, noch blödere Antwort...

> Ich denke allerdings, dass in den Frequenzbereichen, die in diesem
> aktuellen Zusammenhang eine Rolle spielen, die Änderung des epsilon_r
> keine (messbaren) Auswirkungen haben dürfte. Da spielt dann eher die
> durch den ESR und sonstige parasitäre Effekte bedingte Änderung der
> effektiven Kapazität eine Rolle. Und bei Elkos ist die Änderung in
> Abhängigkeit von der Frequenz besonders ausgeprägt. Hat mit dem Aufbau
> zu tun.
> Wenn Du in Deiner offensichtlich idealen Welt ein paar andere ideale
> Bauelemente übrig hast, könntest Du mir mal ein paar schicken. Mir
> fehlen noch ein paar ideale Spannungsquellen, weil meine Studis immer
> alles simulieren und sich dann wundern, dass wir im Labor keine idealen
> Spannungsquellen haben. (Weitgehend) ideale Kondensatoren habe ich zwar
> tatsächlich, nur sind die für Standard-Anwendungen ein wenig zu
> sperrig... ;-)
Nene, dadrüber bin ich raus, schon alleine, weil ich die ersten 7 Jahre 
meiner "Karriere" keinen Simulator hatte ;-) Aber ich kann mal gucken. 
Würde mich sowieso mal interessieren, mit welcher Toleranz diese 
Null-Ohm-Widerstände gefertigt werden (denk mal drüber nach...)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Ein Auszug aus einem Dokument von AVX :
Effects of Frequency –  Frequency affects capacitance
and impedance characteristics of capacitors....
(Seite 67)

Und die müssen es wissen, die bauen die Dinger.


Bei Entkopplungskondensatoren vom Schlage eines SMD MLCC ist die 
Kapazität aber gar nicht mal so interessant!

Wichtig ist hier die Impedanz.
Und klar: die wird mit steigender Frequenz erst mal kleiner (dafür haben 
wir ja die bekannte Formel). Allerdings gibt es dann eine Frequenz, ab 
der wirkt der Kondensator induktiv, und die Impedanz steigt wieder (die 
drei unteren Bilder auf Seite 12). Und jetzt sollte die niedrigste 
Impedanz gerade auf die Störfrequenz (z.B. Oszillatorfrequenz) passen, 
dann ist der Kondensator richtig gewählt.

Hier gilt : Selten sind 100nF richtig

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Sven Pauli wrote:
> Würde mich sowieso mal interessieren, mit welcher Toleranz diese
> Null-Ohm-Widerstände gefertigt werden (denk mal drüber nach...)
Da hatten wir vor einer Weile schon mal einen Thread zu dem Thema, 
musste mal suchen...;-)

Autor: Geniesser (Gast)
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> Würde mich sowieso mal interessieren, mit welcher Toleranz diese
> Null-Ohm-Widerstände gefertigt werden (denk mal drüber nach...)

0 Ohm Widerstände haben eine Toleranzangabe von 5 Prozent (weiß nicht, 
ob es auch andere Toleranzen gibt)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Lothar Miller (lkmiller)

>drei unteren Bilder auf Seite 12). Und jetzt sollte die niedrigste
>Impedanz gerade auf die Störfrequenz (z.B. Oszillatorfrequenz) passen,
>dann ist der Kondensator richtig gewählt.

Ist der akademische Idealfall!!
Aber es ist in den meisten Fällen egal, ob der C nun 10mOhm oder 30mOhm 
Impedanz hat, wichtig ist die Grössenordnung.

>Hier gilt : Selten sind 100nF richtig

Würde ich genau umgekehrt sehen. Die 100nF im SMD Gehäuse passen für 
vieles.

MFG
Falk

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>0 Ohm Widerstände haben eine Toleranzangabe von 5 Prozent (weiß nicht,
>ob es auch andere Toleranzen gibt)

Also sollte der tatsächliche Wert zwischen 0,95...1,05 mal Rnenn 
liegen..

;-))

Autor: Geniesser (Gast)
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> Also sollte der tatsächliche Wert zwischen 0,95...1,05 mal Rnenn
> liegen..

> ;-))

Im Fall der 0 Ohm würde ich eher von einem endlich kleinen (messbaren) 
Widerstand ausgehen, für den es dann auch eine Toleranzangabe gibt. Wie 
klein dieser Widerstand ist weiß ich nicht, müsste man mal messen. Oder 
die Tol. Angabe ist einfach nur kappes. ;-)))

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Beitrag "0 Ohm Widerstand prozentuale Abweichung berechnen"
Da ist das alles schon durchdiskutiert worden.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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@ Falk
>Die 100nF im SMD Gehäuse passen für vieles.
Stimmt schon: besser ein 100nF mit gutem Layout,
als der theoretisch richtige irgendwie an das IC drangepappt.


BTW:
Ich suche noch diesen Widerstand Bauform 0603 mit Wert "n.b."
Wo kann ich den bekommen ;-)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Lothar Miller wrote:

> Ich suche noch diesen Widerstand Bauform 0603 mit Wert "n.b."
> Wo kann ich den bekommen ;-)

Wenn du ihn nicht bekommen kannst, dann lass ihn doch einfach weg. :-)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Lothar Miller (lkmiller)

>Ich suche noch diesen Widerstand Bauform 0603 mit Wert "n.b."
>Wo kann ich den bekommen ;-)

Sagt doch der Wert!

n icht zu b ekommen ;-)

MFG
Falk

Autor: Geniesser (Gast)
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> Da ist das alles schon durchdiskutiert worden.

Ja, besonders im letzten Beitrag, wo steht, dass da für 0 Ohm keine 
Toleranz stünde. Auf meinen Rollen stand jedenfalls immer 5 Proz. Tol.

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