Forum: HF, Funk und Felder Koppelkapazität für Vierpolquarzfilter berechnen.


von Sebastian E. (sebi33_sev)


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Hallo.
Ich möchte den ECS-75SMF45A7.5B als 45MHz ZF Filter verwenden. Leider 
finde ich keine Informationen wie man die Koppelkapazität berechnen 
kann.

Datenblatt: https://www.ecsxtal.com/store/pdf/ECS_75SMF.pdf


Danke!
Mfg Sebastian

von EMU (Gast)


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Sebastian E. schrieb:
> finde ich keine Informationen wie man die Koppelkapazität berechnen
> kann.

das kann man auch nicht so einfach berechnen, Du bräuchtest dazu alle 4 
S-Parameter, wenn man die hätte, dann ließe sich mit dem VNWA 
Anpass-Tool die richtige Anpassung simulieren.

Aber ich denke das ist nicht nötig, da das Datenblatt sagt:
man schalte 50R in serie auf jedem Port und dann 6.5pF parallel , 
Eingang und Ausgang sollten schön mit Masse-DUKOs (Durchkontaktierungen 
isoliert sein, misst man dann mit einem VNA oder NWT oder was immer als 
skalarer Spektrumanalysator verfügbar ist, so sollte sich eine schöne 
Durchlasskurve mit ca. 4dB Einfügedämpfung im vorgegeben Frequenzbereich 
ergeben.
Wegen parasitärer Cs auf der Leiterplatte (falls verwendet) muss man 
ggf. die Cs ein wenig anpassen
EMU

von Sebastian E. (sebi33_sev)


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Danke für die Antwort, aber ich meinte nicht die "Anpassung" auf 50 Ohm 
an den Ein-/Ausgängen, sondern die Koppelkalazität von Pin #5 auf GND.

von nachtmix (Gast)


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Sebastian E. schrieb:
> sondern die Koppelkalazität von Pin #5 auf GND.

Z_C also.
Das C steht wohl für Case. Dementspechend ist dort eine "große" 
Kapazität vorzusehen, falls man das Gehäuse nicht direkt an Masse legt 
oder legen kann.

von Gerhard H. (ghf)


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Das C steht für coupling und nicht für case. Steht wörtlich da.
100nF an der Stelle sorgen sicher dafür, das nicht mehr viel
durch das Filter geht.
Es wird wohl eine Fußpunkt-Kopplung sein; ich würde mal mit 22 pF
anfangen und dann heftig variieren.

Das ist auch kein Filter für eine 50-Ohm-Umgebung; es will 350 Ohm
par. mit 6.5 pF sehen. Was die 50-Ohm-Widerstände sollen ist unklar;
offensichtlich haben Signalgenerator und level meter schon selbst 50 
Ohm.

Klar kann man so die S-Parameter messen und wenn der VNA das
unterstützt, kann man sich den Wunschabschluss an den Ports 
"hin-embedden".
Das 70 MHz-Filter will 2500 Ohm, da kann man sich totkalibrieren und
es kommt trotzdem nicht mehr viel realistisches dabei raus.


Bei DigiKey gibt es eine Diashow als "Schulungsmaterial"

< 
https://www.digikey.de/de/ptm/e/ecs-inc/monolithic-crystal-filters?pn_sku=X719CT-ND&part_id=1693791 
>

Ist aber auch nicht hilfreich - gleich schlecht wie das Datenblatt.
Was -3 dB-Bandbreite ist wissen wir selber.

Irgendwo steht was von 3. Oberton. Ich würde das als Warnung auslegen,
dass irgendwo bei 14 MHz noch ein Scheunentor offensteht. Und bei 5/3
der Mittenfrequenz auch. Ganz ohne LC-Kreise geht es wohl nicht.

Gruß / 73,
Gerhard

von Robert M. (r0bm)


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Sebastian E. schrieb:
> Ich möchte den ECS-75SMF45A7.5B als 45MHz ZF Filter verwenden. Leider
> finde ich keine Informationen wie man die Koppelkapazität berechnen
> kann.

Die Koppelkapazität beträgt typ. das Dreifache der im DB angegebenen 
Ein- bzw. Ausgangskapazität, in diesem Fall wären 18pF eine gute Wahl. 
In der Messschaltung müssen die zusätzlichen Anpasswiderstände am Ein- 
und Ausgang bei 300Ohm liegen.

von Stephan M. (stephanm)


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Robert M. schrieb:
> Die Koppelkapazität beträgt typ. das Dreifache der im DB angegebenen
> Ein- bzw. Ausgangskapazität, in diesem Fall wären 18pF eine gute Wahl.

Das passt sehr gut zu den Daten, die ein anderer Hersteller für solche 
Filter angibt:

http://www.networksciences.com/45mhzmono.html

Dort sind 21p für einen 7.5kHz breiten Filter bei 45MHz angegeben, im 
Zweifelsfall kann man ja neben einem Festkondensator noch einen kleinen 
Trimmkondensator verbauen.

Insgesamt scheinen sich solche monolithischen Filter unterschiedlicher 
Hersteller nicht groß zu unterscheiden, was die Abschlussimpedanzen und 
Koppelkapazitäten angeht.

von Sebastian E. (sebi33_sev)


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Gerhard H. schrieb:
> Es wird wohl eine Fußpunkt-Kopplung sein; ich würde mal mit 22 pF
> anfangen und dann heftig variieren.

Robert M. schrieb:
> Die Koppelkapazität beträgt typ. das Dreifache der im DB angegebenen
> Ein- bzw. Ausgangskapazität, in diesem Fall wären 18pF eine gute Wahl.
> In der Messschaltung müssen die zusätzlichen Anpasswiderstände am Ein-
> und Ausgang bei 300Ohm liegen.

Stephan M. schrieb:
> Das passt sehr gut zu den Daten, die ein anderer Hersteller für solche
> Filter angibt:
>
> http://www.networksciences.com/45mhzmono.html
>
> Dort sind 21p für einen 7.5kHz breiten Filter bei 45MHz angegeben, im
> Zweifelsfall kann man ja neben einem Festkondensator noch einen kleinen
> Trimmkondensator verbauen.

Das hört sich ja gut an. Gleich in drei Beiträgen ungefähr das selbe.
Die Anpasswiderstände lasse ich weg und nehme stattdessen ein 
LC-Netzwerk.

Ich lasse eine Platine machen und testen dann verschiedene Werte um 
18pf/20pf +/- 10pF. Die Ergebnisse stelle ich dann hier rein.


Danke für alle Antworten.
Mit freundlichen Grüßen,
Sebastian E.

Anhang: Layout. Bei dem Anpassnetzwerk sind im Layout nur Kapazitäten in 
Bauform 1206 eingezeichnet. Es werden, je nach Netzwerk, natürlich auch 
Induktivitäten verwendet. Ich war im Schaltplan nur zu faul 
Induktivitäten auszuwählen.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Jetzt soll man sich auch noch die Zeit nehmen, ein Schulungsvideo 
anzuschauen:
https://www.ecsxtal.com/news-resources/video-learning/126-everything-you-need-to-know-about-quartz-crystal-resonators/133-understanding-load-capacitance
Kann bei ECS keiner mehr vernünftige Datenblätter und Applikationstexte 
schreiben? Das Schaltbild oben mit "(R 50)Ohm" verstehe ich nicht.

von Stephan M. (stephanm)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Das Schaltbild oben mit "(R 50)Ohm" verstehe ich nicht.

Ich nehme an das sollte (R - 50 Ohm) heißen. Das Minuszeichen ist wohl 
verloren gegangen.

von Sebastian E. (sebi33_sev)


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Stephan M. schrieb:
> Ich nehme an das sollte (R - 50 Ohm) heißen. Das Minuszeichen ist wohl
> verloren gegangen.

Würde dann zumindest den Filter richtig abschließen ...  trotzdem ein 
seeeehr "ungenaues" Datenblatt.

Christoph db1uq K. schrieb:
> Jetzt soll man sich auch noch die Zeit nehmen, ein Schulungsvideo
> anzuschauen:
> 
https://www.ecsxtal.com/news-resources/video-learning/126-everything-you-need-to-know-about-quartz-crystal-resonators/133-understanding-load-capacitance

Ist für Schulen/Schüler sicher nicht schlecht, es kann aber kein 
Datenblatt oder Application Note ersetzen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Stephan hat recht, da fehlt nur ein Minuszeichen, dann ergibt das einen 
Sinn. Man sollte mehr Streichholzlegerätsel lösen.

von Sebastian E. (sebi33_sev)


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Wie versprochen die Messergebnisse vom ersten Testaufbau.

Als Koppelkapazität wurden 22p verwendet. Anpassung an 50Ohm wird durch 
einen LC-Hochpass (446nH und 22p) an Ein- und Ausgang gemacht.


Mfg,
Sebastian

: Bearbeitet durch User
von HST (Gast)


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Die Kurve erscheint mir für ein solches Filter zu stark verrundet. 
Sollte bei der Bandbreite annähernd rechteckig, evtl. mit etwas 
Welligkeit sein. Außerdem ist die Dämpfung (spec. max. 4db) am oberen 
Ende.

Vorausgesetzt, die Anpassung ist ok, würde ich versuchsweise die 
Koppelkapazität auf 18pF oder sogar auf 15pF reduzieren -->stärkere 
Kopplung. Am besten mit einem Trimmer herausfinden.

MfG, Horst

von Sebastian E. (sebi33_sev)


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HST schrieb:
> Die Kurve erscheint mir für ein solches Filter zu stark verrundet.
> Sollte bei der Bandbreite annähernd rechteckig, evtl. mit etwas
> Welligkeit sein. Außerdem ist die Dämpfung (spec. max. 4db) am oberen
> Ende.
>
> Vorausgesetzt, die Anpassung ist ok, würde ich versuchsweise die
> Koppelkapazität auf 18pF oder sogar auf 15pF reduzieren -->stärkere
> Kopplung. Am besten mit einem Trimmer herausfinden.
>
> MfG, Horst

Liegt warscheinlich an der Anpassung. Ich habe nur die 22p gehabt, die 
anderen wurden heute geliefert und können dann eingesetzt werden.

Auch die Induktivitäten sind etwas zu groß, da muss noch ein bisschen 
getuned werden.

Mfg
Sebastian

von Robert M. (r0bm)


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Sebastian E. schrieb:
> Als Koppelkapazität wurden 22p verwendet. Anpassung an 50Ohm wird durch
> einen LC-Hochpass (446nH und 22p) an Ein- und Ausgang gemacht.

Ich bin auch der Meinung, dass die Koppelkapazität etwas zu hoch ist, 
wodurch die Filterkurve im Durchlassbereich etwas runder ausfällt.

Das Filter sieht nicht die geforderte 350Ohm||6pF Quell- bzw. 
Lastimpedanz. 30pF (15+15pF) Kapazitäten in den LC-Anpassgliedern würden 
das ändern. Vielleicht verscheibt sich auch etwas die Mittenfrequenz des 
Filters, aktuell liegt diese über 1kHz zu tief.

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