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
> 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.
Das Epsilon von Epoxidmaterial liegt irgendwo zwischen 4 und 5, das von
Luft ist 1. 1/die Wurzel aus der Mischung von beidem kommt dann in die
Gegend von 0,67.
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
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
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.
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.
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".
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).
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.