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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kapazität zwischen zwei Leiterbahnen einfügen


Autor: Matthias (Gast)
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Hallo,

ich habe zwei benachbarte, parallel zueinander verlaufende Leiterbahnen
zwischen denen ich eine zusätzliche Kapazität einfügen möchte. Anstelle
von SMD-Kondensatoren habe ich mir gedacht, daß ich an den Stellen, wo
die Kapazität hin soll, auch einfach den Abstand zwischen den
Leiterbahnen verkleinern kann. Damit müßte die Kapazität steigen.

Weiß jemand wie ich so etwas berechne ?


Also vorher:

ooooooooooooooooooooooooooooooooo    Leiterbahn 1



ooooooooooooooooooooooooooooooooo    Leiterbahn 2


nachher, mit Kapazität:

ooooooooooooooooooooooooooooooooo
            oooooo

            oooooo
ooooooooooooooooooooooooooooooooo

Autor: Ingo (Gast)
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http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0205141.htm

Du hast im Grunde genommen einen Plattenkondensator. Praktisch spielen
aber noch weitere Effekte (Leitung, Platinenmaterial, ...) eine Rolle.
Da kann ein HF-versierter Mensch sicher kompetenter zu antworten als
ich.

Autor: Matthias (Gast)
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Mmmh, einen Plattenkondensator hätte ich, wenn in einem
Multilayer-Layout einzelne Leiterbahnen übereinander liegen würden.
Aber wenn sie jetzt nebeneinander liegen ?!?!

Autor: sous (Gast)
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Von welcher Größenordnung hättest Du denn die Kapazität gerne? Mit der
von Dir vorgeschlagenen Methode wirst Du auf jeden Fall nur sehr kleine
Werte erreichen.

Gruß, Michael

Autor: Matthias (Gast)
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Hallo Michael,
Werte im Bereich 1 - 10 pF sind vollkommend ausreichend.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Also "Finger-auf-Leiterbahn-drücken" sind etwa 1 pF (natürlich ohne
ohmschen Kontakt herzustellen...), in der gleichen Größenordnung liegt
auch die Koppelkapazität zwischen benachbarten Leiterbahnen. Um einen
Richtkoppler zu bauen müssen die Bahnen schon eine viertel Wellenlänge
nebeneinander herlaufen, dann ist ein "Übersprechen" von weniger als
10 dB erreichbar.
Als Koppel-C in  der Mikrowellentechnik werden oft kammartig
ineinandergreifende Stukturen statt eines diskreten Kondensators
benutzt.

Autor: Matthias (Gast)
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Einen Richtkoppler oder Interdigitalkondensator in
Mikrostreifenleitungstechnik aufzubauen wäre kein Problem, dummerweise
muß ich solche komischen Kondensatorgebilde bauen.
In diesem Fall dient die zusätzliche Kapazität zum Ausgleich von
vorhandenen kapazitiven Unsymmetrien, die ein Nebensprechen
hervorrufen. Das Nebensprechen soll also vermindert werden.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Also gehen wir von einer "Kondensator"-Koppellänge klein gegen die
Wellenlänge aus. Sonst wäre es ja ein Richtkoppler, der auch
gleichzeitig eine induktiven Kopplung hat. Das Feld des
"Plattenkondensators" verläuft hauptsächlich im Epoxid der Platine
(normales FR4-Material?), geringer in der Luft darüber, jedenfalls ein
gemischtes Dielektrikum mit einen effektiven Epsilon-r.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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die Kammstruktur zwischen den Leiterbahnen hätte den Vorteil einer
größeren Koppelfläche auf kleinem Raum, ohne dass die Lücke
fertigungstechnische Probleme macht, wie schmal darf sie denn sein,
geht das in Serie?

Autor: Matthias (Gast)
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Hallo Christoph,

die Frequenz ist mit 100 MHz vergleichsweise niedrig, so daß die
geometrische Länge auf alle Fälle sehr viel niedriger als die effektive
Wellenlänge ausfällt und es wird FF4 verwendet werden. Die kleinste
Lücke dürfte 200 um betragen (auf 100 würde ich ungern runtergehen).
Na ja, werde das ganze dann wohl doch in einen Feldsimulator schmeißen,
hätte es halt nur lieber analytisch beschrieben.

Autor: Alexander (Gast)
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Kann man denn nicht einfach als Fläche des Kondensators 35µm * Länge
rechnen? Und dann halt noch einen Faktor, um den sich die Feldlinien
aufbiegen, da der Abstand nicht "sehr klein" zu Dicke ist.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Hallo nochmal,
Ich hab mal im guten alten "I.Wolff Einführung in die
Microstrip-Technik" 2.Aufl.1978 nachgeschaut, da gibts ein Kapitel
"gekoppelte Microstrip". Dort sind mehrere Seiten zu dem Thema
"Kapazitätsbelag berechnen", aufgeteilt in einen geraden und
ungeraden Wellentyp, und eine Kurve für die beiden getrennten Anteile
der Koppelkapazität in Abhängigkeit von den Abmessungen / Dielektrikum.
Ich müßte schon mehrere Teile daraus einscannen, mit einem Diagramm ist
es nicht getan.
73
Christoph

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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erstmal die Aufteilung

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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dann etwas genauer mit allen Variablen

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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und schließlich die gesuchten Kurven, ich hoffe Du kannst etwas damit
anfangen
73
Christoph

Autor: Matthias (Gast)
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Hallo,

vielen Dank für Eure Vorschläge.

@Alexander:

Ja, das werde ich einmal versuchen, einfach die sich gegenüberstehenden
Kanten als 'Platten' des Kondensators anzusehen und das ganze später
mit den Ergebnissen einer Simulation vergleichen.

@Christoph:
Jo, der Wolff ist schon der Bär ;-) Das Buch hatte ich vor längerer
Zeit mal hier, werde ich mir wohl noch einmal ausleihen müssen. Bei
diesem Ansatz würde ich dann so vorgehen, daß ich zuerst den
Kapazitätsbelag der 'normal' verlaufenden Leitungen berechne und den
Belag der enger zueinanderstehenden Leitungen. Die Differenz (bezogen
auf die Länge) sollte dann gleich der eingefügten Kapazität entsprechen
(?).

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Vielleicht kann man auch als Ersatzschaltbild einfach den Kondensator an
der Haupt-Leitung als eine Störung der homogenen Leitung betrachten, wo
am HF-Kabel eine Serienschaltung von kleinem C, kurze 25 Ohm-Leitung und
25 Ohm Abschluß nach GND gelegt ist. Der C mündet ja in zwei parallel
angeschlossene 50 Ohm-Leitungen, die beide mit 50 Ohm abgeschlossen
sind. Diese konzentrierten Bauelemente sollte ein Simulationsprogramm
berechnen können, ohn eirgendwelche Leitungsmodelle zu benutzen.

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