Kapazität eines Koaxkabels

[mm2 0]

Hallo Leute,

 

da es hier gerade so ruhig ist, mal ein kleine Denksportaufgabe ;-)

 

Wenn man ein Kabel mit besonders niedriger Kapazität haben will,

ist es dann besser ein dünnes Kabel oder ein dickes Kabel zu verwenden ?

( Vorausgesetzt das Dielektrikum besteht aus dem gleichen Werkstoff

und beide Kabel sind gleich lang )

 

Wenn man hier die Kapazitätsformel ansieht:

 

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0205141.htm

 

ergibt sich für die Kapazität C ist umso größer,

 

je größer die Oberfläche (A)

je kleiner der Abstand (d)

 

nun ist der Umfang der Abschirmung U = 2 * r * pi

 

also wächst die Fläche der Abschirmung schneller als der Abstand,

daher müsste ein dünnes Kabel besser sein ?

 

Aber es wächst ja nur die Oberfläche der Abschirmung, die Fläche

des Innenleiter bleibt quasi gleich, also doch vielleicht ganz anders ???

 

Was meint Ihr dick oder dünn und warum ?

 

Viele Grüße

mm²

 

 

[mm2 0]

wenn das hier stimmt ?

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http://www.sprut.de/electronic/kabel/kabel.htm

 

Für eine Koaxialkabel gilt näherungsweise:

 

C ~ Er / (18 ln(D/d)) [µF/km]

 

mit:

C Kapazität in µF/km

Er Dielektrizität des Materials zwischen den Leitern

D Innendurchmesser des Schirms

d Außendurchmesser des Mittelleiters

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hätten doch dicke Kabel die geringere Kapazität ?

 

[h_reith 3]

Hi mm2,

 

es kommt nicht darauf an, ob das Kabel dick oder dünn ist.

Es kommt vor allem darauf an, welchen Durchmesser der Innenleiter hat und welches Er der Isolator besitzt.

 

Stelle dir mal ein dickes Metallrohr vor, dass in seinem Zentrum einen winzig dünnen Innenleiter besitzt. So ein Konstrukt hätte eine sehr niedrige Kapazität.

Und jetzt nimmst du das gleiche Metallrohr und steckst einen Innenleiter hinein der so dick ist, dass er fast das Metallrohr berührt. Sowas hätte bei gleichem Auzßendurchmesser eine sehr große Kapazität.

 

Um das weiter anschaulich zu machen, kannst du das Außenrohr auch aufschneiden und flachlegen. Jetzt hast du einen Streifenleiter einer bestimmten Breite.

Über diesen legst du dann den ebenfalls aufgeschnittenen Innenleiter.

Du erhälst jetzt einen ganz normalen Kondensator und dessen Kapazität steigt mit der Fläche der Überdeckung und mit sinkendem Abstand zwischen den Patten.

 

In der Regel sind Koaxkabel auf einen bestimmten Wellenwiderstand ausgelegt. Darum benötigt so ein Teil ein festes Verhältnis zwischen Induktivität und Kapazität.

http://upload.wikimedia.org/math/d/0/7/d07...14112902d2e.png

Möchte man die Verluste im Kabel gering halten, dann muss man den ohmschen Anteil reduzieren, womit die Leiterquerschnitte entsprechend großer werden müssen. Damit wird das Kabel dann auch zwangsläufig dicker.

Für ein Koaxkabel gilt etwa

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/d/d8/Img31.gif

http://upload.wikimedia.org/math/e/3/2/e32...9772b5d7e39.png

Willst du die Verluste im Kabel reduzieren, musst du also z.B d verdoppelt. Um auf das gleiche Z zu kommen, musst du dann auch D verdoppeln.

Setzt du jetzt jeweils an Stelle von D/d ein 2D/2d in deine KapazitätsFormel ein, dann wirst du erkennen, dass die Kapazität identisch wäre !

Ein dickes und ein dünnes Kabel kann also durchaus die gleiche Kapazität haben - besonders dann, wenn der Wellenwiderstand gleich ist!

Oder andersrum: ein Kabel mit 50 Ohm Wellenwiderstand wird unabhängig von seiner Dicke eine größere Kapazität haben als eines mit 110 Ohm.

 

[mm2 0]

Hallo Hubert,

 

vielen dank für Deine super Erklärung

 

> .... also durchaus die gleiche Kapazität haben - besonders dann, wenn der Wellenwiderstand gleich ist!

> Oder andersrum: ein Kabel mit 50 Ohm Wellenwiderstand wird unabhängig von seiner Dicke eine größere Kapazität haben als eines mit 110 Ohm.

 

damit wird einiges klarer.

 

Worum geht es überhaupt:

In meinem CD-Player läuft das Clock-Signal 16MHz quer über die ganze

Platine vom DAC zum Decoder, mehrere Drahtbrücken etc. ...

So ein 16MHz Digital-Signal streut aber ganz schön in der Gegend herum,

darum habe ich mal ein Versuch unternommen die Signalführung

durch ein Koaxkabel zu ersetzen.

Dabei ist mir aufgefallen dass scheinbar durch die Kapazität des Koaxkabel

viel über die Abschirmung in die Masse abfließt und diese mit 16MHz

Clock Resten verseucht wird !

 

Was haben TTL Bausteine für Ausgangs- und Eingangsimpedanzen ?

Wie steht es da mit Reflexionen des (Clock-) Signal ?

Welchen Wellenwiederstand müsste ein Koaxkabel für diese Anwendung haben ?

 

Viele Grüße

mm²

[h_reith 3]

Hi mm2,

 

TTL-ICs sind nicht so tolle Takt-Treiber. Die Ein- und Ausgangsimpedanzen sind ziemlich unlinear.

Teilweise schaltet man beim Treiber einen 33...56Ohm in Reihe direkt am IC-Ausgang.

Teilweise schliest man das Signal am Ende der Leitung auch ab. So als Daumenwert nenne ich mal 150Ohm nach Masse und 220Ohm nach +5V.

Eigentlich muss man sowas simulieren - oder eben ausprobieren.

[mm2 0]

Hallo Hubert,

 

mal sehen ob aus dem Datenblatt des DAC und des Decoders zu ersehen

ist welche Technik da genau drinn steckt.

 

> Teilweise schaltet man beim Treiber einen 33...56Ohm in Reihe direkt am IC-Ausgang.

 

den hatte ich schon drinn

 

> Teilweise schliest man das Signal am Ende der Leitung auch ab. So als Daumenwert nenne ich mal 150Ohm nach Masse und 220Ohm nach +5V.

 

das werde ich mal ausprobieren.

 

Wie geht es bei Dir voran, Du weist schon mit was ;-) ?

 

Viele Grüße

mm²

[mm2 0]

Hallo Hubert,

 

> mal sehen ob aus dem Datenblatt des DAC und des Decoders zu ersehen

> ist welche Technik da genau drinn steckt.

 

der DAC ist CMOS Technik ( Erzeuger des Closcksignal )

der Decoder ( Empfänger des Clocksignal ) ein SAA7372 leider habe ich im Datenblatt nichts zur Technik gefunden

 

> Teilweise schaltet man beim Treiber einen 33...56Ohm in Reihe direkt am IC-Ausgang.

> Teilweise schliest man das Signal am Ende der Leitung auch ab. So als Daumenwert nenne ich mal 150Ohm nach Masse und 220Ohm nach +5V.

 

sollte man daran was ändern ( wegen CMOS ) ?

 

Viele Grüße

mm²