Hochfrequenzschaltungen jenseits von 100 MHz. Was macht die Industrie da anders?

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Hochfrequenzschaltungen jenseits von 100 MHz. Was macht die Industrie da anders?

    







BID = 741918

Newbie

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Beiträge: 393
 

  


Es wird ja allgemein gesagt, daß man als Hobbyelektroniker kaum Schaltungen im GHz Bereich z.B. bei der Benutzung von derart getakteten CPUs und DDR2-RAM Speicher realisieren kann.

Aber die Industrie kriegt so etwas ja durchaus hin, wie im Handel käuflich erwerbbare Produkte aufzeigen.

Daher würde mich mal interessieren, was die Industrie da genau anders macht?

Liegt es nur am Equipment, das für Hobbyelektroniker einfach nur zu teuer ist, oder hat das auch ganz andere Gründe?
Wenn ja, welche?


BID = 741933

wulf

Schreibmaschine



Beiträge: 2246
Wohnort: Bozen

 

  

Die Industrie besitzt teure Simulationsprogramme und lässt ihre Produkte in Hinsicht EMV testen.

Heutzutage kann man die Elektronik auch schon sehr klein machen. 100MHz sind mit SMD Bauteile meist kein Problem mehr. Natürlich gilt das bei über 1GHz oft noch nicht.
Es gibt aber auch einige Techniken um Hochfrequenz mit möglichst wenig Abstrahlung über Platinen zu führen.
Auf Mainboard von PCs sind viele Leitungen (vor allem die ganz schnellen) symmetrisch aufgebaut.

Grüße
Simon

Edit: Du kannst auch selber Schaltungen mit Hochfrequenz aufbauen. Allerdings muss du sicherstellen können, dass du damit niemanden störst.
Problematisch wird es, wenn die Wellenlänge in die Größenordnung der Bauteilgröße kommt. Dann darf man dann die Anschlüsse der Bauteile und die Leitungen auf der Platine nicht mehr vernachlässigen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: wulf am 19 Jan 2011 13:14 ]

BID = 741947

Newbie

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Beiträge: 393


Zitat :
wulf hat am 19 Jan 2011 13:11 geschrieben :


Edit: Du kannst auch selber Schaltungen mit Hochfrequenz aufbauen. Allerdings muss du sicherstellen können, dass du damit niemanden störst.


Bisher dachte ich immer, daß das eigentliche Problem bei Hochfrequenzschaltungen für Hobbyelektroniker dieses wäre, eine stabile Schaltung hinzukriegen.
Liegt das eigentliche Problem also wirklich nur an der EMV und elektromagnetischen Abstrahlung?

Wäre es ausreichend, solche Schaltungen in ein Metallgehäuse zu packen, damit sie zulässig wird?


BID = 741964

sam2

Urgestein



Beiträge: 35330
Wohnort: Franken (bairisch besetzte Zone)

Nein, das Grundproblem ist sehr wohl die funktionstüchtige und stabile Auslegung der Schaltung.

Die Industrie kann da eben locker dutzende bis hunderte Mannjahre hinenstecken und mit millionenschweren Apparaturen arbeiten...

_________________
"Das Gerät habe ich vor soundsoviel Jahren bei Ihnen gekauft! Immer ist es gegangen, immer. Aber seit gestern früh geht es plötzlich nicht mehr. Sagen Sie mal, DA STIMMT DOCH WAS NICHT???"

BID = 742015

wulf

Schreibmaschine



Beiträge: 2246
Wohnort: Bozen


Zitat :
Newbie hat am 19 Jan 2011 14:17 geschrieben :


Wäre es ausreichend, solche Schaltungen in ein Metallgehäuse zu packen, damit sie zulässig wird?


Nein, das reicht natürlich nicht, du muss das ja auch nachweisen und messen können, dass wirklich nichts mehr nach außen dringt.

Natürlich kommt es auch darauf an wie man eine stabile Schaltung im HF Bereich aufbaut. Aber das sollte dann schon die Grundlage sein.

Wenn dich HF Basteleien interessieren denkt mal darüber nach ob du nicht die Amateurfunkprüfung machen möchtest. Da darfst du dann (unter Einhaltung bestimmter Grenzwerte) dir deine Funkgeräte (oder Verstärker, u.s.w.) selber bauen und es gibt auch einige Funkamateure die recht viel Geld in Messgeräte investiert haben. Möglicherweise helfen die dir dann auch weiter.
So läufts bei mir jedefalls, hab sogar einen alten Spektrumanalyzer geschenkt bekommt der leicht reparierbar ist hat nur einen Isolationsfehler beim der Anschlussleitung der Hochspannung zur Bildröhre). Das Ding geht immerhin bis 18GHz und hat einen externen NdYAG Filter, den ich gleich mitbekommen habe.

Grüße
Simon

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Simon
IW3BWH

BID = 742026

QuirinO

Schreibmaschine



Beiträge: 2205
Wohnort: Behringersdorf
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Man braucht auch einfach viel Grundwissen um so eine Schaltung überhaupt in den Griff zu bekommen. Hab vor Jahren mal versucht einen Radio mit einer 1-IC Schaltung + Filter drum herum zu realisieren. Hat nicht geklappt. Damals war ich aber noch grün hinter den Ohren und hatte keine ausreichende Messtechnik. Dabei war das nur im 100MHz bereich. Das könnte ich (nach meinem Umzug) eigentlich mal wieder versuchen

Insgesamt gehts bei Digitalschaltungen dann um solche Dinge wie Timing des Taktes im bezug zu den Datenleitungen, Reflektionen auf den Leitungen etc. Nimm dir mal eine Grafikkarte o.Ä. zur hand und guck dir die Leiterbahnführung an. Da sind manche leitungen extra im 'Zick-Zack verlegt um z.B. die Leitungslänge aus genau diesen Gründen anzupassen. Ohne Simulationen im Vorfeld ist sowas nicht zu realisieren. Und ich glaube es ist auch garnicht notwendig solche Baugruppen selbst herzustellen. Solltest du das bedürfnis haben schnelle Digitalschaltungen mit Logik und Speichern selbst zu entwerfen, ist es IMHO besser, ein FPGA zu programmieren. Da ist die Timingsimulation gleich mit in der Software enthalten und du musst dich nicht mit Leiterbahnführungen beschäftigen (zumidest nicht auf einer Leiterplatte). Diese Dinger sind u.U so schnell, dass sich darauf sogar digitale Radio-Demodulation oder solche Dinge realisieren lassen. Das würde ich dir jetzt mal aus dem Bauch raus für alles digitale > 100MHz empfehlen.

BID = 742075

dl2jas

Inventar



Beiträge: 9914
Wohnort: Kreis Siegburg
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Dem Funkamatör ist nichts zu schwör.

Der normale Hobbyelektroniker bekommt die parasitären Induktivitäten und Kapazitäten nicht in den Griff. Auch ist ihm das Wort Wellenwiderstand einer HF-Leitung eher unbekannt.
Ich habe schon einige "Drahtigel" aufgebaut, die als solche gut funktionierten. Die habe ich vorher bezüglich ihrer Parasitäten durchgerechnet. Grob darf man bei Drähten im Drahtigel mit 1 nH pro mm Draht rechnen.
Gleiche Schaltung laut Schaltplan, Layout mit einem Platinenprogramm und Autorouter, die Schaltung wird meist nicht mehr als Platinenversion funktionieren.
Beim Aufbau von HF-Schaltungen benötigt man einiges an Grundwissen und natürlich auch etwas Erfahrung.
Manche HF-Schaltungen UKW sind sogar auf Bastelplatinen Punktraster machbar, sofern man weiß, was man da genau macht.

DL2JAS

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mir haben lehrer den unterschied zwischen groß und kleinschreibung und die bedeutung der interpunktion zb punkt und komma beigebracht die das lesen eines textes gerade wenn er komplizierter ist und mehrere verschachtelungen enthält wesentlich erleichtert

BID = 742098

perl

Ehrenmitglied



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Wohnort: Rheinbach


Zitat :
hat einen externen NdYAG Filter,
Wird wohl eher ein YIG-Filter sein.

Nd:YAG sind Kristalle für Laser.

BID = 742118

Newbie

Stammposter



Beiträge: 393


Zitat :
QuirinO hat am 19 Jan 2011 19:09 geschrieben :


Solltest du das bedürfnis haben schnelle Digitalschaltungen mit Logik und Speichern selbst zu entwerfen, ist es IMHO besser, ein FPGA zu programmieren.


Danke für eure Antworten.

Ich verfolge kein konkretes Projekt, sondern wollte nur mal aus reiner Neugierde wissen, welche Probleme bei HF-Schaltungen auftreten. Insbesondere auch im Hinblick darauf, daß die kleinen Mikroprozessoren der neueren Generationen, z.B. von ARM, inzwischen ja auch locker Taktraten jenseits von 100 MHz erreichen und ob dies dann nicht ein Bereich sein wird, der Hobbyelektronikern wohl bis auf weiteres, für immer verschlossen sein wird.

Auch stellt sich natürlich auch die Frage, wenn die moderneren Mikroprozessoren immer mehr können und immer günstiger werden, ob dann nicht irgendwann die Produktion der alten Mikroprozessoren z.b. ATMega, MSP430, PIC usw., die ein Hobbyelektroniker aufgrund der niedrigen Taktraten ja durchaus noch in den Griff kriegen kann, eingestellt wird.
Denn wenn man irgendwann einen 32 bittigen ARM für < 30 Cent das Stück bekommt, warum sollte die Industrie sich dann noch mit einem betagten 8 bittigen ATMega oder vergleichbare Mikroprozessoren zufrieden geben, wenn ein ARM doch so viel mehr bietet?

Immer mehr Bauelemente und ganze Schaltungen werden in ICs usw. hochintegriert und diskrete Bauelemente verlieren an Bedeutung, die Nachfrage der Industrie nach diesen Bauteilen dürfte auf Dauer sinken und betagte Mikroprozessoren dürfte es ähnlich ergehen, wird es also darauf hinauslaufen, daß irgendwann in sagen wir mal 30-50 Jahren der Elektronikbereich ein Bereich sein wird, der für Hobbyelektroniker nicht mehr erschließbar sein wird, insbesondere wenn sie zu den modernen Techniken wie die SMD Technik oder eben Hochfrequenzbauteilen & Schaltungen nicht mehr aufschließen können?


Im Zuge der Umstellung auf bleifreie Elektronikbauteile dürfte schon die Produktion eines recht großen Teils der alten Bauteile und ICs eingestellt worden sein, weil die hohen Kosten für eine Umstellung in der Chipfabrik einfach eine Umstellung nicht mehr rechtfertigt.
Die Industrie wendet sich den neuen Baugruppen zu, also da wo man auch noch Gewinne machen kann.





[ Diese Nachricht wurde geändert von: Newbie am 20 Jan 2011  1:40 ]

BID = 742121

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
nzwischen ja auch locker Taktraten jenseits von 100 MHz erreichen
Die aber nicht unbedingt nach draussen kommen.
Solange die Verbindungen zwischen den Baugruppen auf dem Chip bleiben, sind die Leitungen nur Bruchteile von Millimetern lang und auch deren Kapazitäten sind sehr gering. Dafür genügen dann schon sehr zarte, dafür aber schnelle Treibertransistoren.
Erst wenn man mit den Signalen vom Chip runter muß, wird es ungefähr um den Faktor 10 langsamer. Schuld daran sind vor allem die großen Endstufentransistoren sowie die Schutzschaltungen, die man benötigt, damit der Anwender das Bauteil überhaupt in die Hand nehmen darf.

Auch die Prozessoren, die das Herz eines PC bilden, kommunizieren mit der Außenwelt vergleichsweise gemächlich, während die Logik auf dem Chip mit mehreren GHz getaktet wird.


Zitat :
daß irgendwann in sagen wir mal 30-50 Jahren der Elektronikbereich ein Bereich sein wird, der für Hobbyelektroniker nicht mehr erschließbar sein wird,
Ich denke doch.
Aber es werden andere Bauteile sein, viel komplexer und den dann allgemein herrschenden Anforderungen entsprechend. Und auch damit wird es möglich sein nur ein Lämpchen blinken zu lassen.
Auch heute ist es ja schon so, daß Dinge, nach denen man sich vor 15 Jahren noch die Finger geleckt hätte, mittlerweile zum Sondermüll geworden sind.
Das war nicht anders als ICs die diskreten Transistorenn ablösten , das war nicht anders als die Germanium als Halbleiter durch die Siliziumtechnologie abgelöst wurden, und es war auch so, als nach dem Krieg (aus politischen Gründen) der UKW-Rundfunk und die dafür benötigten Röhren die monströsen AM-Radios der Vorkriegszeit ersetzten.

Wer würde heute noch ein 4k-Bit DRAM im DIL-22 Gehäuse verwenden wollen?
Ich habe mit diesen luxeriösen Chips meinen zweiten Computer gebaut und diese Dinger extra aus USA kommen lassen.

BID = 742149

wulf

Schreibmaschine



Beiträge: 2246
Wohnort: Bozen


Zitat :
perl hat am 19 Jan 2011 23:38 geschrieben :

Wird wohl eher ein YIG-Filter sein.


Natürlich ists ein YIG Filter.
Geistige Verwirrung lass nach.

_________________
Simon
IW3BWH


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