Leitungstheorie/Geschwindigkeit

Gast #5490529
Lesenswert?
• ▲
▼
Hallo,

ich hätte mal eine allg. Frage ... wenn man das überhaupt so allgemein 
beantworten kann.
In welcher Großenordnung liegt die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit bei 
einer "ganz normalen" Platine?
Kann man das so pauschal/grob sagen?

Vielen lieben Dank.
Grüße
Gast #5490674
Lesenswert?
• ▲
▼
> Bei Kupfer UNGEFÄHR 0,67 * c

Falls kein Eisen o.ä. dabei ist, verringert nur die relative 
Dielektrizitätskonstante ε(r) des Platinenmaterials die 
Ausbreitungsgeschwindigkeit:

v= c/√ε(r)

Und das stimmt wiederum nur soweit, wie das vom Signal erzeugte
elektrischen Feld nur innerhalb der Platine existiert.
(Firma: FULL PALATINSK) Persönliche Seite #5490903
Lesenswert?
• ▲
▼
Hochfrequenzi schrieb:
> In welcher Großenordnung liegt die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit bei
> einer "ganz normalen" Platine?

Es gibt längst Werte für Schallausbreitung
in den verschiedenen Kunststoffen bekannt.
und in Zinn, Silber, ggf noch Blei. Das Kupfer der Leiterbahnen spielt 
da bestimmt auch noch eine Rolle. Diese ganze Stoff"mischung" dürfte 
dann aber einen Zwischenwert aus allen ergeben

Man müsste also eine eigene Messreihe aufnehmen.

dazu schlägt man die Platine an einer Seite an und misst,
wann genau der Schall am anderen Ende ankommt.
am wenigsten Latenz dürfte da ein Piezoelement haben,
dass man an die Mess-Stelle aufklebt.
Am Ort des Anschlags klebt man auch ein Piezoelement auf
und schlägt dann auf diesen die Platine an.

Ohne es genau zu wissen würde ich die Grössenordnung
ganz grob in ca 2500m pro Sekunde schätzen

zum Vergleich:
PVC ist mit 2250m/sek angegeben

https://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit#Schallgeschwindigkeit_ausgew%C3%A4hlter_Festk%C3%B6rper_bei_20_%C2%B0C
#5490964
Lesenswert?
• ▲
▼
Hallo Hochfrequenzi,

zu diesem Thema strapazieren die Experten immer das Originalpapier von 
Hammerstad und Jensen. Du kannst aber auch einmal hier in die 
Formelsammlung auf Seite 8 sehen.

http://www.siart.de/lehre/hf-formeln.pdf

Die Literatur ist mir eben mittels Google zugeflogen.

Alles hängt aber von allem ab! Hast Du Microstrip, Stripline oder 
vielleicht Finline?

Egal probiere die Formel für Microstrip. Eps von FR4 ist ungefähr 4.3, 
Dicke vielleicht 1.57mm, f könnte 2.45GHz sein und mit w=1.5mm hast Du 
schon einmal eine Basis zum Iterieren und Suchen.

Viel Erfolg!

Ach gab es da nicht Puff von der UCLA, oder vielleicht kann sogar Spice 
so etwas beantworten.

Bernd
#5494623
Lesenswert?
• ▲
▼
justme schrieb:
> Hochfrequenzi schrieb:
>> In welcher Großenordnung liegt die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit bei
>> einer "ganz normalen" Platine?
>
> Das hängt von der Art der Wellen und evtl. auch noch von der Frequenz
> ab.

Meh, wie viele Arten von Wellen gibt es denn, die sich in so einer 
Platine ausbreiten, die irgendwen interessieren? Ja, Gravitationswellen 
und Schallwellen gehören auch dazu, aber es wird hier in einem 
Elektronikforum doch vermutlich um elektromagnetische Wellen gehen. Für 
die ist 0.67c ein ganz guter Schätzwert, meines Wissens auch weitgehend 
unabhängig von der Frequenz. Viel mehr wird das von der konkreten 
Beschaffenheit deines Dielektrikums abhängen, also was für FR4 das zum 
Beispiel ist.
Gast #5494695
Lesenswert?
• ▲
▼
Sven B. schrieb:
> Für die ist 0.67c ein ganz guter Schätzwert, meines Wissens
> auch weitgehend unabhängig von der Frequenz.

Das kommt auf das Material und die Frequenz an. Sobald du mit der 
Frequenz in die Nähe von Absorptionskanten kommst, hast du Dispersion.

Nicht ohne Grund werden im höheren GHz-Bereichen andere Materialien 
verwendet, als für "DC".
#5494710
Lesenswert?
• ▲
▼
Wolfgang schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> Für die ist 0.67c ein ganz guter Schätzwert, meines Wissens
>> auch weitgehend unabhängig von der Frequenz.
>
> Das kommt auf das Material und die Frequenz an. Sobald du mit der
> Frequenz in die Nähe von Absorptionskanten kommst, hast du Dispersion.

Das Material ist hier wohl FR4, was man halt gängig so unter "ganz 
normale Platine" versteht.
Mir ist bei FR4 keine Absorptionskante irgendwo im gebräuchlichen 
Bereich bekannt. Die Dielektrizitätskonstante scheint zwar durchaus von 
der Frequenz abzuhängen, aber nicht so stark, dass sie diesen Schätzwert 
invalidieren würde.

> Nicht ohne Grund werden im höheren GHz-Bereichen andere Materialien
> verwendet, als für "DC".

Meines Wissens liegt das hauptsächlich am dielektrischen Verlust und an 
der höheren Dielektrizitätskonstante dieser Materialien. Von Problemen 
mit Dispersion im PCB-Design habe zumindest ich noch nie gehört (was 
zugegebenermaßen nicht so wahnsinnig viel heißt).
Gast #5495130
Lesenswert?
• ▲
▼
Sven B. schrieb:
>> Nicht ohne Grund werden im höheren GHz-Bereichen andere Materialien
>> verwendet, als für "DC".
>
> Meines Wissens liegt das hauptsächlich am dielektrischen Verlust und an
> der höheren Dielektrizitätskonstante dieser Materialien.

Das kann man so pauschal nicht sagen.
Die verlustarmen und gebräuchlichen Dielektrika PE oder PTFE haben 
Dielektrizitätszahlen von etwas über 2, während keramische Substrate aus 
Aluminiumoxid oder Saphir Werte um 10..11 erreichen.
Die extremsten Werte bei dämpfungsarmen Materialien dürften Styropor und 
geschäumtes PE ( letzeres wird z.B. Antennenkabel verwendet) mit Werten 
knapp über 1 darstellen und am andern Ende die in LNBs für 
Satellitenempfänger verwendeten Keramiken mit Dk-Werten von knapp 50, 
die in  den dielektrischen Resonatoren der LO bei Frequenzen um 10GHz 
Resonatorgüten von über 8000 erreichen.

Antwort schreiben

Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt. Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten, für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Formatierung
  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] – Link zu einem Artikel
  • Verweis auf einen anderen Beitrag: Rechtsklick auf dessen Beitrags-ID (#8078628), „Adresse kopieren“, in den Text einfügen

Mehr zur Formatierung

Längeren Sourcecode als Anhang, nicht in den Text. JPG nur für Fotos und Scans; Zeichnungen und Screenshots als PNG oder GIF. Siehe Bildformate.

Schon registriert? Anmelden

Wird nicht angezeigt. Wir schicken dir einen Link; sobald du damit bestätigst, erscheint dein Beitrag.

Mit dem Abschicken legst du einen kostenlosen Account an und erkennst die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzerklärung an.