Theorie der Durchkontaktierungen

  • Hallo,


    offensichtlich wird das Problem nicht richtig verstanden. Durchkontaktierungen haben doch die Aufgabe, einen KURZSCHLUSS für Masse der Platinenoberseite zur Masse der Unterseite zu schaffen. Also einen Weg für HF von Masse oben zu Masse unten auf dem kürzesten Weg.
    Ich hoffe, das ist so klar geworden....


    73, Uli, DK4SX


    Tut mir leid Uli, aber damit verwirrst du die den einfachen Funkamateur nur noch mehr. Eine Durchkontaktierung ist per Definition nicht unbedingt eine Verbindung Masse unten zu Masse oben. Eine Durchkontaktierung oder VIA ist jede Verbindung eines Leiters einer Ebene zu einem Leiter einer anderen Ebene. Das kann Masse sein, ja, ist aber genau so gut eine Verbindung zweier Leiterbahnen auf unterschiedlichen Ebenen. Zeichnest du dir das ganze mal als Schnitt, dann wirst du sehen, dass Günter recht hat: Auch wenn das Loch zugelötet ist, die HF wechselt dann die Ebene zwischen Metall und Trägermaterial. Statt Metall/Luft hast du nun Metall /Trägeraterial. Dadurch verändert sich nur die Laufzeit (Verkürzungsfaktor), was bei 1,8mm Dicke der Leiterplatte wohl kaum etwas ausmachen dürfte, solange es nicht in den UKW bereich geht. genau aus diesem Grund wird dort dann häufig Teflon als Trägermaterial benutzt.


    Ich dachte, der Hinweis auf das Transistorbein in meiner Frage hätte gereicht, um jeden stutzig werden zu lassen :P

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)

  • Hallo Zusammen,


    ich möchte zu Bedenken geben:


    Wenn auf der Seite der Massefläche nicht ein einziges HF-Bauteil masseseitig verlötet ist , reichen einfache Drahtdurchkontaktierungen, denn der Strom fließt nur auf der dem Platinenmaterial zugewandten Seite - wie beim Koaxkabel - die Außenseite ist stromfrei.


    Ist ein HF-Bauteil aber auf der Masseseite masseseitig verbunden , sollte in unmittelbarer Nähe entweder mindestens eine hohle Durchkontaktierun sein , oder die Massefläche daneben eine Fehlstelle haben, damit die HF auf kürzestem Weg auf die Oberseite der Platine fließen kann.


    Ich würde aber meinen, bei der Frequenz und niedrigen HF-Strömen ist das fast belanglos, noch dazu fast feste Pegel vorhanden sind. Probleme könnte es nur geben, wenn Abschirmungen im Strompfad liegen. Denn dann gibt es Masseschleifen, und die Schirmung wird teilweise unwirksam.


    Viele Grüße
    Bernd

  • Moin zusammen,


    da ich einige Probleme beim Verständniss dieser (nicht uninteressanten) Diskussion hatte, hänge ich hier mal eine Grafik an, die das zeigt, was (meines Erachtens) Uli versucht , uns zu beschreiben. Ich hoffe mal, daß ich es richtig begriffen habe...


    73 de Roland / DK1RM

  • Roland,


    sehr schön "ein Bild sagt mehr als 1000 Worte" :thumbup::thumbup:


    Jetzt hänge bitte noch einmal ein Bild an, wie es "best möglich" sein sollte, a) ohne Durchkontaktierungsniete, sondern Draht in Durchbohrung und dann b) einmal mit Niete, dann sollte es total klar sein.


    Und dann als Erklärung weiter:
    -- jeder mm der blauen Linie von Roland ist wahrscheinlich ungefähr ( das ist das Zeichen~) ~ 10nH Induktivität Edit: 1nH/mm sri mein Fehler
    -- bei 3 MHz stört das meistens nicht , selbst bei 100mm "Umweg =0. 1uH", weil das nicht relevant genug bei der Frequenz ist und deshalb können alle funken und merken den HF-Kram einfach nicht und denken es ist " vermeintlich" DC,
    .....um einmal die Brücke zwischen den Theoretikern und Praktikern zu bauen , aber der Hinweis von Uli für einen Leistungs-Transistor können 1..10uH tödlich sein!
    -- dennoch ist es für "beide Seiten der Sichtweise" relevant das halbwegs zu verstehen , den Theoretikern und Profis, weil es wichtig ist, dies im Design zu berücksichtigen und den Praktikern, um erinnert zu werden, wenn sie über Unverständliches stolpern ! :P


    Die Frage von QRPeter ist übrigens sehr viel einfacher zu beantworten, weil dort nicht eine Masse-Masse Verbindung zwischen Masse oben und unten hergestellt werden muss, sondern die senkrechte Verbindung; in Rolands Bild einfach nur die blaue Linie "durchzuziehen" ist und zum zweiten die HF genügend Fläche hat am Bauteilbein längs zu fließen.


    Aber Rolands Bilder werden das hoffentlich noch klarer machen, ich habe leider nicht die Bildgestaltungsfähigkeiten. ?(


    73, eric1

    Einmal editiert, zuletzt von eric1 ()

  • Eric,


    :thumbup: danke für die "Brücke" zwischen den Theoretikern und Praktikern :thumbup:


    Ich finde dieses Forum deshalb so toll, weil hier oft beide Sichtweisen beleuchtet und diskutiert werden.


    Schade finde ich allerdings, dass jetzt anscheinend der ursprüngliche Thread "Kalibrator nach Thomas Molière, DL7AV" verschütt gegangen ist.
    Der war genauso interessant.

    73 de Uwe, DL9MFN
    DOK: C06, JN58RI & JN59NO

  • Zitat

    Schon ab 10MHz ist die Eindringtiefe kleiner als die übliche 35µm Kupferbeschichtung einer Platine.


    Wenn man denn jetzt nur wüsste, welches Material :whistling:



    Zitat

    da ich einige Probleme beim Verständniss dieser (nicht uninteressanten) Diskussion hatte, hänge ich hier mal eine Grafik an, die das zeigt, was (meines Erachtens) Uli versucht , uns zu beschreiben. Ich hoffe mal, daß ich es richtig begriffen habe...


    Leider ist die Zeichnung nicht ganz richtig. Bei den Frequenzen über die hier geredet wird, ist nicht nur der Skineffekt entscheidend, sondern auch der Kondensator, der durch den Laufzeitunterschied der elektromagnetischen Welle IM Kupfer (Ladungsverschiebung) zwischen Ober- und Unterseite entsteht. Dieses Delta phi muss auch mit einberechnet werden. Zusätzlich zur (Zeitabhängigen) Ladungsverschiebung muss man auchnoch daran denken, dass der Skineffekt dem entgegen wirkt, da die HF auch unterhalb des Kupfers kriecht und nicht nur oberhalb wie auf dem Bild gezeigt. HF kann zum Glück noch nicht denken, weshalb auch gleichzeitig auf der Unterseite der Kupferbahn Strom fließt. DANN hat man wieder das Problem, dass es soweit kommen kann, dass ein Via einen Hohlraumresonator für andere Frequenzen darstellt, die man jetzt nicht so unbedingt auf seiner Platine haben möchte. Wellenlänge bei 70Ghz sind 4,28571429mm. Hohlraumresonatoren werden normalerweise auf 1/10 Lambda dimensioniert und damit sind das 0,42mm was durchaus einem Via entspricht.


    Neben den elektrischen Eigenschaften sind auchnoch die thermischen Eigenschaften zu beachten: Bei den hohen Frequenzen geht viel Wärme verloren: Wie gut leiten die Vias? Gibt es einen thermischen Stau? Wer regelt den Verkehr?


    :thumbup:

  • Moin eric1,

    Jetzt hänge bitte noch einmal ein Bild an, wie es "best möglich" sein sollte


    wenn du meinst, daß das so richtig ist... Es ist halt nur mein Verständniss des Sachverhaltes... Also noch eine Grafik, in der eine Hülse verwendet wird... Der Stromfluss innerhalb der Hülse geht natürlich nicht "durch die Luft", sondern durch den im Schnittbild nicht sichtbaren Teil der Hülse.


    73 de Roland / DK1RM


    PS: Sorry, Uwe, irgendwie hat sich der Thread ein wenig "anders entwickelt" ;)

  • Zitat

    wenn du meinst, daß das so richtig ist...


    Jepp mit Deinen erläuternden Worten zum "Luftsprung" ist es genau das was zu verstehen ist


    73, eric1

  • Moin,
    Rolands Skizze beherbergt allerdings die Unterschlagung, dass der Stromfluss die Hülse (Durchkontaktierung) auf ihrem gesamten Umfang erfasst.


    Aber bevor die Mystifizierung noch wilde Blüten treibt, möchte ich zu Bedenken geben, dass es einerseits zwar Effekte gibt, wie eben den Skineffekt, eine Forderung (bei Amps) hohe Ströme Hf richtig von a nach b zu bringen- doch muss man die Relationen beachten. Seht euch mal einen für den nicht mehr zu nutzenden analogen LNB an... gemessen daran, sind unsere Aufbauten doch schon echte Schätzchen.... im positivsten Sinne gemeint. Denn wir treiben die Kontaktierungen schon bei viel kleineren Frequenzen als bedeutend ins Feld.


    Dennoch kann ich durch eigene Versuche mit dem NWT einige Messungen beisteuern, die mich auch verblüfft haben. Dabei habe ich NUR 2 Kondensatoren , ein handelsübliches LCL Netzwerk und zwei BNC Buschsen plus etwas Restplatine verwendet. Müsste nur die Kurve ud Bilder zusammensuchen.....



    vy 73
    Andy
    DK3JI

    AK

  • Hallo Zusammen


    Es betrifft zwar nicht punktgenau den hier diskutierten Fall, trotzdem ist die gut verständliche Abhandlung "Signalleitungen auf Leiterplatten mit kontrollierter Impedanz" sehr erhellend, insbesondere die Ersatzschaltung von Vias auf Leiterplatten. ( Abschnitt 3.3.1)


    Wie man sieht, ist das Kritische weniger der Skin-Effekt, der vergrößert nur den (ohmschen) Widerstand und führt auf die falsche Fährte. Eine entscheidendere Größe für die Qualität der Masseverbindung ist die Impedanz von Via und Leiterbahn. Weshalb man oft viele Vias in kleinem Abstand nebeneinander anbringt ( Parallelschaltung von Induktivitäten). Für schnelle Impulse und höhere Frequenzen sicher ein ernstzunehmender Aspekt.


    Edit: Es gibt sogar eine Doktorarbeit zum Thema Vias. Lesenswert Seite 25, Kapitel 3.1.1l: http://opus.kobv.de/tuberlin/v…30/pdf/buchta_michael.pdf


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    4 Mal editiert, zuletzt von DL4ZAO ()

  • Hallo Günter


    Besten Dank!!!Mit deinem Beitrag kommen wir endlich wieder weg von Esotherik und hin zu den tatsächlichen Sachverhalten.
    Super Link, damit sollte alles klar sein


    Nochmals Merci


    vy 73 de Mark, HB9DRN

  • Hi Zusammen,


    ...meine frage ganz zu Anfang, (da hatte der Thread noch einen anderen Namen!!), wurde bis jetzt noch nicht beantwortet.... ich frage mich warum?, ach ja ist ja das Profi Forum da sollte man sowas schlichtes nicht fragen....


    OK das war jetzt Provokativ trifft aber meines Erachtens zu, nur weiter so ich überlege mir dann ob es für MICH noch Sinnvoll ist dieses Forum weiter zu Besuchen...

    Vy 72/73s de Norby aus Belecke


    VFDB Z92
    DL-QRP-AG #209
    G-QRP # 12593
    AGAF #2086
    AGCW #3491
    EPC #1619 GM01

  • Es gibt sogar eine Doktorarbeit zum Thema Vias. Lesenswert Seite 25, Kapitel 3.1.1l: http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2?hta_michael.pdf

    Moin,


    sicherlich, eine sehr gute Publikation. Ich habe mir mal den Anfang durchgelesen. Dabei die Zusammenfassung und die Einleitung. Es geht dort um den Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich! Und nicht um die unteren KW-Frequenzen.


    Dafür das Werk eines FunkFREUNDES, der sich getraut hat, ein Foto mit einzustellen so zu kritisieren, dass er aus (mir absolut nachvollziehbarem!) Ärger / Enttäuschung alle seine Beiträge löscht...


    Leute, geht's noch?? Hamspirit, Quo vadis?


    Diskussionen untereinander (Entwickler und Anwender) sind wichtig und wertvoll. Bitte bleibt dabei sehr nah am Thema des ersten Beitrages und eröffnet ggf. einen neuen Thread mit einem Link dahin. Ich weiss aus eigener Erfahrung, dass das schwer ist. Aber machbar. ;)


    Und denkt bitte daran: Auf der "anderen" Seite sitzt ein Mensch mit Gefühlen.

    Es gibt einen alten Spruch, der uns - bei konsequenter Anwendung - viel Not und Elend ersparen könnte:
    "Was Du nicht willst, dass man Dir tu, das füg' auch keinem and'rem zu."

    73 Michael, DF2OK.

    ~ AFU seit 1975 ~ DARC ~ G-QRP-Club ~ DL-QRP-AG ~ AGCW ~ FISTS ~ QRPARCI ~ SKCC ~

    "Der Gesunde weiß nicht, wie reich er ist."

  • Dafür das Werk eines FunkFREUNDES, der sich getraut hat, ein Foto mit einzustellen so zu kritisieren, dass er aus (mir absolut nachvollziehbarem!) Ärger / Enttäuschung alle seine Beiträge löscht..


    Michael,
    woher weißt du, dass dies für Uwe der Grund war. Stammt diese Aussage von ihm selbst, oder ist dies nur eine Mutmaßung von dir?
    Ich sah auch den Einwand nicht als Kritik, sondern als Ratschlag zur Verbesserung - und das ist für mich Hamspirit.


    Überlassen wir das doch besser Uwe selber.


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

  • Hier übrigens noch eine Skizze zum "freigeschnittenen" Masseauge, das man mit einem Draht durchkontaktietren kann.

    Moin,


    wäre genau diese Bild sofort auf die Anmerkung zu den Durchkontaktierungen gepostet worden, wäre vermutlich alles im Lot geblieben.


    Wenn (ja, wenn...) denn dazu der gemilderte Satz gestanden hätte: "Das schaut schon gut aus, jedoch hätte ich aus besseren HF-technischen Gründen die Masse-Durchkontaktierungen so wie im Bild aufgebaut..." wäre sehr viel Schärfe aus dem Thema herausgenommen worden.


    Und der Themenstarter hätte - wenn er es gewollt hätte - nachfragen können, warum das besser ist. Oder aber eben nicht. In diesem Aufbau eines Postings wäre a) ein Lob, b) eine ICH-Botschaft, c) ein Angebot zur Hilfe (Nachfrage) und d) eine Bereitschaft zur sachlichen Diskussion eröffnet worden.


    Klar, ich kann keinem vorschreiben, wie er seine Beiträge zu verfassen hat. Aber ich versuche sie nach den Regeln einer gewaltfreien Kommunikation zu verfassen. Nicht einfach, aber die Mühe lohnt sich.

    73 Michael, DF2OK.

    ~ AFU seit 1975 ~ DARC ~ G-QRP-Club ~ DL-QRP-AG ~ AGCW ~ FISTS ~ QRPARCI ~ SKCC ~

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  • Offensichtlich war meine Meinung zur Ausführung von Durchkontaktierungen und dem Layout von Masse auf zweiseitigen Platinen zu kritisch.

    Nein, so sehe ich das nicht. Ich schätze Dich und Deine Beiträge.


    Die ganze Aufregung rührt m. E. daher, dass das Thema aus einem anderen im selben Thread hervorging und sich komplett verselbstständigt hat.


    Und genau das ist es, was ich von anderen OM, die sich hier nicht mehr äussern mögen, höre bzw. lese:


    "Es wird immer öfter vom eigentlichen Startthema wegdiskutiert ohne einen neuen Themenfaden zu eröffnen! Da stellt man eine Frage und schon ufert die Diskussion aus. Leider oft vom eigentlichen Thema weg." Oftmals erhält der Hilfesuchende eben keine solche.


    Weniger OFF TOPIC und dann klappt das eher. Ja, meine letzten Beiträge sind fachlich jetzt OT, aber das Kind ist 'eh schon in den Brunnen gefallen.

    73 Michael, DF2OK.

    ~ AFU seit 1975 ~ DARC ~ G-QRP-Club ~ DL-QRP-AG ~ AGCW ~ FISTS ~ QRPARCI ~ SKCC ~

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  • Wirklich entsetzt bin ich aber durch diesen Satz: ?Ich frage mich, ob diese om´s überhaupt noch wirklich funken im eigentlichen Sinne, dass sie HF auf den Bändern abstrahlen. Geschweige dann QRP zu machen. Ich glaube es nicht! Diese Themen gehören meiner Ansicht nach in ein reines "wissenschaftliches Eletronik und Entwicklerforum". Dass die Masse der Forum-Mitglieder sich kaum noch traut hier mit Hinweisen oder Fragestelllungen zu melden, ist sehr traurig, aber fast verständlich, wenn man dann geschulmeiert wird?.


    Offensichtlich hat man dies von anderer Stelle als so wichtig empfunden, dass man es anonym in einen blauen Kasten als mahnendes Beispiel im Forum voranstellen musste.


    @Uli: Ich möchte dich inständig darum bitten, dass du dich mit deinen fundierten Hilfestellungen nicht zurück hältst. Wir brauchen dein Wissen.


    Ja, darum bitte ich auch.


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)