Mahlzeit liebe Forengemeinde, hier mal eine Frage an die Elektronikexperten, die sich auch schon mit EMV beschäftigt haben: Also, ich bin grad am Layouten einer größeren Platine, auf der auch eine PWM erzeugt wird. Besser gesagt, auf einer Leitung läuft ein PWM-Signal, auf der anderen das gleiche Signal, nur invertiert. Beide Leitungen laufen nun ein Stück parallel auf dem Board (ließ sich leider nicht anders machen...), ist so'ne Art "Sammelschiene". Nun hab ich mir mal die Frage gestellt, wie ich die Kapazität dieses Stücks Doppelleitung berechnen (zumindest abschätzen) kann. Bin bisher in Büchern und im I-Net nicht richtig fündig geworden. Dort steht immer nur die bekannte Plattenkondensator-Formel: C=epsilon_0*epsilon_r*A/d Aber diese Näherung ist hier wohl wenig aussagekräftig, oder? Wie kann ich das berechnen?! Vielen Dank und schöne Grüße!
Ich wuerd weniger auf die kapazitive Kopplung schauen, wie auf die Induktive.
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Schraubenhuber schrieb: > C=epsilon_0*epsilon_r*A/d > > Aber diese Näherung ist hier wohl wenig aussagekräftig, oder? > > Wie kann ich das berechnen?! Siehe Bild. Das hatte ich mal aus Werkbuch Elektronik entnommen. 2.3 F. Kapazitäten von Leiterbahnaufbauten S.631 Daten der Printplatte
Schraubenhuber schrieb: > C=epsilon_0*epsilon_r*A/d > Aber diese Näherung ist hier wohl wenig aussagekräftig, oder? noch ist da keine näherung dabei =) aber eine größenordnung bekommst du damit sicher raus. deine plattenfläche ist das produkt aus leiterzuglänge und höhe der leitenden schicht. vorsicht, die relative DiElKo wird durch lötstopp, bestückungsdruck, coating, usw. beeinflusst. ansonsten würde ich sowas eher im forschungs- und damit englischsprachigen bereich suchen: http://www.google.de/search?q=inter%20line%20OR%20wire%20capacitance&ie=UTF-8&sa=N&tab=iw
Was spricht denn gegen aetzen und messen? Gut, ein DMM kann meist nicht viel im pF Bereich, aber ein Schwingkreis oder eine Bruecke ....
Michael M. schrieb: > du damit sicher raus. deine > plattenfläche ist das produkt aus leiterzuglänge und höhe der leitenden > schicht. Höhe spielt theoretisch auch eine Rolle aber die Betrachtungsweise ist eine andere, siehe "offener Kondensator" das Teil wird quasi zusammengeklappt daher auch epsilon r 4,5 von der Platine und Leiterbreite. Insofern ich mich nicht täusche.
Hmm, eigentlich war ich mir sicher, das mal ohne augeklappten C gelernt zu haben. Nach deiner Formel wäre allerdings der Anteil dieser Kapazität auch nicht zu vernachlässigen. Ich kann mich also auch irren...
Habe da auch mal drüber gegrübelt, aber schon länger her. Denke das Verhältniss der geringen leiterhöhe zur Breite der Bahn gibt den Ausschlag die Ergebnisse der Formel schienen jedenfalls plausibel müsste ich aber suchen ob ich noch was darüber finde.
Schraubenhuber schrieb: > hier mal eine Frage an die Elektronikexperten, die sich auch schon mit > EMV beschäftigt haben: In der Praxis heißt Dies (für akzeptables Übersprechen): - entweder du verwendest eine Schirmleitung zwischen den Leitungen die alle 10-20 mm mit einer Durchkontaktierung auf die Massefläche durchkontaktiert ist. - oder die gekoppelte Länge bleibt deutlich unter Lambda/4 (z.B. unter Lambda/40) wobei die äquivalente Frequenz 1 / (PI * Anstiegszeit) gerechnet wird. Gruß Anja
Netter Gast. schrieb: > hier mal eine Frage an die Elektronikexperten, die sich auch schon mit > EMV beschäftigt haben In Punkto EMV ist die parallele Führung doch bestens. Ganz allgemein ist doch hier der Wellenwiderstand viel interessanter als die Kapazität.
Kommt ja auch wieder auf die Quellimpedanz an, ob die kapazitve Kopplung wirkt. Aber klar auch auf den Wellenwiderstand, man müsst wissen wo das Signal hinführt (Impedanz) und die Anstiegszeiten.
> auf einer Leitung läuft ein PWM-Signal, >auf der anderen das gleiche Signal, nur invertiert Das juckt nicht. Die Stör-Signale heben sich auf.
Fralla schrieb: > Kommt ja auch wieder auf die Quellimpedanz an, ob die kapazitve Kopplung > wirkt. Aber klar auch auf den Wellenwiderstand, man müsst wissen wo das > Signal hinführt (Impedanz) und die Anstiegszeiten. Für PWM (das Steuersignal) - sollte es nicht im +10MHz-Bereich sein - dürften Wellenwiderstand und Kapazitätsbelag relativ egal sein. Ich vermute es ist eine rein theoretische Frage. PWM, etc. sind ohne Belang.
Klar, wenns eine PWM für einen Schaltregler, etc ist, egal
>sollte es nicht im +10MHz-Bereich
Eben, vielleicht ist es ja irgendeine Signalmodulation, oder die Flanken
müssen besonders Steil seinm,
man weis es(noch) nicht...
Hallo, was du wirklich brauchst, ist ja nicht die Kapazität, sondern der Crosstalk-Faktor. Meines Wissens liegen kapazitive und induktive Kopplung in der gleichen Grössenordnung, man kann also keine von beiden vernachlässigen. Alle mir bekannten Calculator-Programme gehen von Leitungen über einer ground plane aus, in der Praxis wird nichts anderes verwendet. Du könntest aber die Höhe der Leiterbahenen über der GND-Fläche schrittweise erhöhen, dann sollte der Wert gegen den Wert ohne plane konvertieren. Ein Programm ist z.B. http://www.ultracad.com/ct_calc.htm Alternativ gibt es natürlich 3D-Solver, auch frei, aber der Umfang der Software ist da im GB-Bereich und die Einarbeitung dementsprechend, etwa eine Grössenordnung mehr als für ein CAD-Programm. Gruss Reinhard
Reinhard Kern schrieb: > Meines Wissens liegen kapazitive und induktive > Kopplung in der gleichen Grössenordnung, man kann also keine von beiden > vernachlässigen. Da digitale Schaltkreise und Leiterplatten Impedanzen weit unter der Fernfeld-Impedanz von 377 Ohm haben überwiegt für die Leitungsführung die induktive Kopplung. Deshalb wird auch ein magnetischer = kurzgeschlossener Schirm benötigt. (viele Durchkontaktierungen auf Massefläche). Kapazitive Kopplung spielt normalerweise erst dann eine Rolle wenn zusätzliche Kapazitäten (z.B. Steckverbinder auf einer Backplane) hinzu kommen. Gruß Anja
Was Du da hast ist im Prinzip eine differentielle Microstrip-Leitung. Dazu gibt es jede Menge Programme, mit denen man Kapazitaet, Induktivitaet und basierend darauf den Wellenwiderstand berechnen kann. Eine relativ einfache Variante ist der 2D-Solver TNT/MMTL, zum Runterladen von Sourceforge (einfach nach TNT Field Solver googeln); der ist gratis, also nix zu verlieren. Damit kann man unter anderem Kopplungskapazitaet und -induktivitaet einer solchen Doppelleitung ausrechnen. Wichtiges Detail, die Werte sind immer pro Laengeneinheit (Meter, Zoll, etc.), also muss man den Wert mit der Laenge der Leitung multiplizieren. Wolfgang
Uijujui... So viele Antworten :-) Danke Euch allen schonmal! Um mal etwas mehr über mein Projekt zu verraten: Also, das eine PWM-Signal taktet zwischen 0 und +12V, das andere dementsprechend zwischen 0 und -12V. Beide laufen ein Stück weit parallel auf zwei Leiterbahnen. Das ganze soll meherere parallelgeschaltete Impulstransformatoren anstuern (primärseits). Auf der Sekundärseite wird dann jeweils wieder über eine Spannungsverdopplerschaltung gleichgerichtet, um jeweils +/-15V (potentialgetrennt) zu erhalten. Ist für IGBT-Gateansteuerungen...
Wolfgang M. schrieb: > Was Du da hast ist im Prinzip eine differentielle Microstrip-Leitung. Hallo Wolfgang, du gehst da auch davon aus, dass drunter eine GND-Fläche liegt, aber davon ist nicht die Rede! Für mich ist das auch schon ein Fehler an sich, aber so isses halt. Ein echter Solver sollte das trotzdem rechnen können (z.B. mit GND sehr weit weg), aber es ist so gesehen kein Microstrip, sondern eher sowas wie ein 2poliges Flachkabel. Gruss Reinhard
Man kann auch Microstrip als Koplanar rechnen, dann muss keine GND plane mehr da sein. zB mit Appcad von HP.
Man kann auch wie folgt +/-30% (3dB) abschätzen:
also
Gruß Anja
Hübsch. schrieb: > Schon mal eine verdrillte Zweidrahtleitung geätzt ;-) Mit Durchkontaktierungen kein Problem, und sogar schon mal gemacht. Ist aber nur durch umgebende Massefläche und weniger manuellen Herstellungsaufwand von Vorteil gewesen.
Kam mir als typischer Wert grad in den Sinn. War jetzt auch nicht so ernst gemeint. Aber, beim Zeichnen seiner Bahnen kann ihm die Impedanz nur vorschweben schliesslich ist er frei in der Wahl von Bahnbreite u. Abstand wie soll diese Betrachtungsweise da helfen ? Sehe ich jetzt gerade nicht.
Michael M. schrieb: > Hmm, eigentlich war ich mir sicher, das mal ohne augeklappten C gelernt > zu haben. http://www.elektronikentwickler-aachen.de/allgemeines/kapazitaet_leiterbahnen.htm Der machts auch so. Aber Belege aus einem Skript oder weiter Literatur sind mir nicht bekannt. Nührmann hatte den Faktor halt gleich mit der Feldkonstante verechnet während hier die dicke (Höhe) berücksichtigt wird. Ist eh nur Pi mal Daumen.
Hübsch. schrieb: > Aber, beim Zeichnen seiner Bahnen kann ihm die Impedanz nur vorschweben > schliesslich ist er frei in der Wahl von Bahnbreite u. Abstand wie soll > diese Betrachtungsweise da helfen ? Hallo, die Leiterbahnbreite spielt erst dann eine wesentliche Rolle wenn eine Massefläche darunter / darüber vorhanden ist. Den Abstand kann er auch nicht beliebig wählen: ist begrenzt durch Minimal-Isolationsabstand (ca 0,2 mm) und "eng benachbart" wegen Gesamt verfügbarer Fläche. (kostet ja schließlich Geld). Die Kupferdicke ist auch nicht beliebig wählbar (18-70um) -> in der Praxis streut der Kapazitätsbelag von Leitungspaaren auf 2-Lagen Layouts nur unwesentlich um 50pF/m. Außerdem sind in der Formel nur Größen angegeben die sich mit ein bischen HF-Kenntnissen und einem schnellen Oszi leicht messen lassen. Gruß Anja
Anja schrieb: > Außerdem sind in der Formel nur Größen angegeben die sich mit ein > bischen HF-Kenntnissen und einem schnellen Oszi leicht messen lassen. Klar, aber dann ist die Platine schon gefertigt. Anja schrieb: > die Leiterbahnbreite spielt erst dann eine wesentliche Rolle wenn eine > Massefläche darunter / darüber vorhanden ist Für die Kapazität nicht. Für die Gesamtipedanz schon.
Netter Gast. schrieb: > Für die Kapazität nicht. Missverständlich. Die breite vergrössert die Plattenfläche und unweigerlich die Kapazität. Und dann kommt es halt drauf an von sich der Rückstrompfad befindet was den induktiven Teil anlangt, aber darum gehts doch in der Fragestellung garnicht.
Reinhard Kern schrieb: > Wolfgang M. schrieb: >> Was Du da hast ist im Prinzip eine differentielle Microstrip-Leitung. > > Hallo Wolfgang, > > du gehst da auch davon aus, dass drunter eine GND-Fläche liegt, aber > davon ist nicht die Rede! Für mich ist das auch schon ein Fehler an > sich, aber so isses halt. Ein echter Solver sollte das trotzdem rechnen > können (z.B. mit GND sehr weit weg), aber es ist so gesehen kein > Microstrip, sondern eher sowas wie ein 2poliges Flachkabel. Auch wenn man in der Realitaet keine GND-Flaeche unterhalb hat, kann man die Leitung einwandfrei mit TNT/MMTL berechnen. Einfach die obligate GND-Flaeche im simulierten Modell weit genug weg von der Doppelleitung legen, d.h. erstes Dielektrikum sehr dick. Habe ich schon oefter gemacht und funktioniert prima, ohne jedes Konvergenzproblem. Einfacher Test, ob man "weit genug" ist: Abstand zur GND-Flaecher verdoppeln und nochmals simulieren - das Ergebnis sollte sich nicht signifikant aendern. Wolfgang
@Schraubenhuber, wenn Du mir die Modellparameter sagst, kann ich die die Struktur auch schnell selber durchsimulieren. Ich brauche: - Breite der Leiterbahnen - Abstand zwischen den Leiterbahnen - Dicke der Platine - Dielektrizitaetskonstante der Platine - Erdflaeche auf der anderen Seite ja/nein - ich nehme an die Platine ist ein- oder zweilagig, korrekt? Ich bin angemeldet, Du kannst mir das ganze also auch per PM schicken. Gruss, Wolfgang
Hey noch Was schrieb: > Appcad von HP : http://www.hp.woodshot.com/ Leider ein bissl mager. http://www.mantaro.com/resources/impedance_calculator.htm Kennt jemand ein Calculator für ein eingebettetes differenzielles Paar, welches unterschiedliche Abstände zur darüber- und darunterliegenden Plane hat? So wie hier, nur differenziell: http://www.mantaro.com/resources/impedance_calculator.htm#asymmetric_stripline_impedance
Ja, das kann man ebenfalls sehr einfach mit TNT/MMTL erschlagen. Solange man nur zwei Signalleiter hat, gibt das Programm sogar Even-Mode-Impedanz (Zeven) und Odd-Mode-Impedanz (Zodd) direkt aus. Differentielle Impedanz ist dann einfach Zdiff = 2 * Zodd Download von meiner Webseite: http://www.testtechniques.com --> Free Tools Wolfgang
Nichts zu danken - ich hab's ja nicht geschrieben :-) Ein paar kleine Fallen: - um einen Leiter als Erde zu definieren (ausser Top- und Bottom-GND), muss der Name mit "gr" anfangen, nicht blos "g". Also z.B. grSchirm - keine negative y-Offsets verwenden - das sieht zwar in der Anzeige richtig aus, aber die Berechnung liefert dann falsche Werte. - Achtung, Anfangsdimension is Meter Wolfgang
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