Hallo! Und zwar muss ich für ein Projekt, was genau ist hier uninteressant, eine möglichst große Fläche auf einer normalen 1,6mm FR4 Leiterplatte mit möglichst wenig Kapazität designen. Die Fläche ist ca. 70 cm^2 groß. Jetzt habe ich die Flächen gerastert, im karierten Muster mit 0,2 mm Leiterplattendicke und einem Abstand von 1mm. Jetzt hätte ich normalerweise erwartet dass die Kapazität nach der Plattenkondensatorformel 1/5 von der Kapazität einer vollflächigen Fläche ist. Aber falsch! Die Kapazität ist bei einer Messfrequenz von 10 kHz 170 pF! Das ist der Wert den ich für eine volle Fläche berechnet und gemessen habe. Hat jemand eine physikalische Erklärung dafür? Und eine quantitative Herangehensweise an das Ganze? Ab welcher Rasterung nimmt dann die Kapazität ab? Spielt der Isolationswiderstand der Leiterplatte möglicherweise eine Rolle? Oder die parasitären Induktivitäten? Danke für die Antworten!
Wie hast du denn genau gemessen? War das ein ordentliches Gerät oder ein 100€ Schätzeisen? Was ist bei anderen Frequenzen? Hast du Zugriff einen VNWA?
Nein einen VNWA hab ich nicht. Keine Ahnung was das für ein Gerät ist, aber ein alter Hase bei uns meinte dass das zuverlässig ist. Statisch scheint es derselbe Wert zu sein, meine Elektronik misst auch indirekt die Kapazität, dort bilde ich einen kapazitiven Spannungsteiler, gebe eine Flanke drauf und warte bis die Signale eingeschwungen sind, und da kommt größenordnungsmäßig dasselbe raus(müsste ich mal genau ausrechnen, aber denke so +- 10% auf jeden Fall). Muss das ganze auch nicht auf das Prozent genau haben, aber es ist eine große Diskrepanz zu meinen theoretischen Überlegungen, nämlich Faktor 6! Vor allem hab ich mit demselben Messgerät eine volle Fläche gemessen und fast genau dasselbe rausbekommen. Also ich denke man sollte das ganze auch ohne VNWA und Präzisionsmessgerät erklären können.
Horst Rainer schrieb: > Hallo! > > Und zwar muss ich für ein Projekt, was genau ist hier uninteressant, > eine möglichst große Fläche auf einer normalen 1,6mm FR4 Leiterplatte > mit möglichst wenig Kapazität designen. Die Fläche ist ca. 70 cm^2 groß. > Jetzt habe ich die Flächen gerastert, im karierten Muster mit 0,2 mm > Leiterplattendicke und einem Abstand von 1mm. Jetzt hätte ich > normalerweise erwartet dass die Kapazität nach der > Plattenkondensatorformel 1/5 von der Kapazität einer vollflächigen > Fläche ist. Aber falsch! Die Kapazität ist bei einer Messfrequenz von 10 > kHz 170 pF! Das ist der Wert den ich für eine volle Fläche berechnet und > gemessen habe. Hat jemand eine physikalische Erklärung dafür? Und eine > quantitative Herangehensweise an das Ganze? Ab welcher Rasterung nimmt > dann die Kapazität ab? Spielt der Isolationswiderstand der Leiterplatte > möglicherweise eine Rolle? Oder die parasitären Induktivitäten? Danke > für die Antworten! Mal - oder simulier Dir einmal die Feldlinien auf - Abstand Gitter, Abstand Flächen, alles schön Maßtstabsgerecht eingeben..... Na? Grüße MiWi
Der Abstand zwischen den Flächen und die Leiterplattendicke sind in ähnlicher Grössenordnung, also muss die Kapazität schon grösser sein. http://www.elektro-lexikon.de/Bilder/inhomogenes-Feld.GIF - Sind beide Seiten auf der Platte gerastert, oder nur eine ? - Vielleicht sind aber auch die Platten doch nicht identisch ?
Eine ähnliche Erklärung hab ich mir auch vorgestellt, ich denke man muss das Raster viel größer als den Abstand machen, damit es keine "Querverbindungen" von den Feldlinien gibt. Ich könnte natürlich alles simulieren, würde es aber gerne auch verstehen. Und ja es sind beide Flächen gerastert.
Horst Rainer schrieb: > Ab welcher Rasterung nimmt > dann die Kapazität ab? Vermutlich erst bei deutlich über 3,2mm großen Quadraten, also der doppelten Dicke der Platine. Muss aber sagen, daß ich auch erwartet hätte, daß die Kapazität bei egal welch kleinem Raster entsprechend der Fläche zurück geht. Natürlich nur bei beidseitiger Rasterung, aber ich denke, die hast Du sowieso gemacht. Überlege gerade, ob man das nicht irgendwie zu Sparmaßnahmen beim Kondensatorbau heranziehen könnte...also lass das mal nicht die Chinesen hören ;-)
Horst Rainer schrieb: > Ich könnte natürlich alles simulieren, würde es aber > gerne auch verstehen. Naja, vielleicht sollte man bei der Formel für den Plattenkondensator ansetzen. Diese gilt - wie schon völlig zu Recht festgestellt wurde - für ein homogenes Feld. Es wird also vorausgesetzt, dass kein Streufeld an den Plattenkanten existiert, und das Feld "außenrum", also von Rückseite der 1. Platte zur Rückseite der 2. Platte, wird auch vernachlässigt (d.h. zu Null angenommen). Man erreicht das in der Modellvorstellung ganz einfach dadurch, dass die Platten als unendlich groß angenommen werden und nur ein bestimmter Ausschnitt aus diesen Platten betrachtet wird. Dieser Ausschnitt hat dann die Kapazität, die die Formel errechnet. Unendlich große Platten haben trivialerweise im Endlichen keine Kante, und das Rückseiten-Feld wird auch Null. Die Voraussetzungen sind also erfüllt. Was will ich damit sagen: Nicht die Kapazität der gerasterten Flächen gegeneinander ist zu groß, sondern die Kapazität, die die einfache Plattenkondensator-Formel liefert, ist zu klein!
0815 schrieb: > Vermutlich erst bei deutlich über 3,2mm großen Quadraten, also der > doppelten Dicke der Platine. > > Muss aber sagen, daß ich auch erwartet hätte, daß die Kapazität bei egal > welch kleinem Raster entsprechend der Fläche zurück geht. Natürlich nur > bei beidseitiger Rasterung, aber ich denke, die hast Du sowieso gemacht. > > Überlege gerade, ob man das nicht irgendwie zu Sparmaßnahmen beim > Kondensatorbau heranziehen könnte...also lass das mal nicht die Chinesen > hören ;-) Ja hätte auch gedacht dass bei einer 1:5 Rasterung die Kapazität wenigstens ein bisschen abnimmt. Glaub aber nicht dass sich sowas in der Industrie durchsetzen würde, ich denke die Kosten eine Rasterung zu erzeugen sind höher als die Kosten die man durch das fehlende Kupfer einspart :-)
Die gängige Formel für den Plattenkondensator passt nur wenn die Abmessungen der Platte weit größer sind als der Abstand der Platten. Die Randeffekte werden da vernachlässigt. bei 1mm Raster-Abstand (0,5mm Bauch der Feldlinien nach außen) und 1,6mm Plattenabstand ist das E-Feld noch recht homogen. Wie schon gesagt müsstest du die Abstände des Rasters deutlich erhöhen. Kannst ja mal die Kapazitäten von Microstrip (einzelne Leiterbahn über Massefläche) für verschiedene Leiterbahnbreiten ausrechnen. z.B. hier: http://www.leiton.de/leiton-tools-impedanz-kapazitaets-kalkulator.html 2*0,2mm Microstrip hat mehr Kapazität als 1*1,6mm (bei 1,6mm Platinendicke). Stimmt natürlich nur wenn die Leiterbahnen weit (5mm+) auseinander liegen. Stephan
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.