Argand diagram

Hallo,

Is er iemand die bekend is met het Argand diagram?
Ik weet nu hoe je fase verschuiving meet met een oscilloscoop.
Deze fase verschuiving wordt uitgedrukt in graden.
Met mijn LCR meter kan ik van bijvoorbeeld een fase hoek van een losse condensator meten. Dit wordt uitgedrukt in graden.
De meter meet ook met 100,120,1K en 100KHz
Uitgaand dat er geen ideale condensator bestaat met een fase hoek van 90 graden, wordt deze fase hoek uitgedrukt in Thèta zoals in het Argend diagram in graden.
Is deze fase hoek hetzelfde als de hoek bij faseverschuiving gemeten bij een condensator met een oscilloscoop?
Of zijn dat twee verschillende dingen?

Alvast bedankt,
Markkyboy

Lucky Luke

Special Member

De fasehoek die je met je LCR-meter meet, is dat niet de 'verlieshoek' (tan δ)?

Op zich hetzelfde principe als wanneer je extern een weerstand in serie of parallel zet: Je condensator is op te vatten als een ideale condensator met een interne serieweerstand en een interne parallelweerstand / lekweerstand. Die weerstanden maken dat het geheel geen ideale condensator is: ze zorgen voor verliezen èn zorgen ervoor dat de faseverschuiving niet exact 90 graden is.

(Het is even wachten op Fred, die zit hier vééél beter in.)

Eluke.nl | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)
fred101

Golden Member

Dat is denk ik meer FET zijn terrein.
De verlieshoek is de tan delta en is de hoek van de vector bij een impedantie en volgens mij is dat de polaire notatie. (polar diagram en dat is volgens mij het zelfde als het Argand diagram)
Je kunt dat dus omrekenen naar R+jX (smith chart)

De vector is het resultaat van het reële component ( horizontaal, de ESR) en de imaginaire component (verticaal, de reactantie) en het zegt wat over de dissipatie van vermogen in het dielectrium van bv een condensator. Als dissipatie factor is het de ratio tussen ESR (Rs) en reactantie (jX, positief is inductief, negatief is capacitief) (impedantie Z = R+jX)

Voor de parallel model is het admitantie Y = G +jB (en Y=1/Z)
Zover ik weet heeft het niets te maken met de fase meting die je hiervoor hebt gedaan.

Hier staat meer over complexe impedantie etc, een topic van onze dikke brombeer

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Op 20 januari 2023 22:57:56 schreef fred101:

Hier staat meer over complexe impedantie etc, een topic van onze dikke brombeer

[bijlage]

Brombeer? het zint sommige dromers gewoon niet met de werkelijkheid geconfronteerd te worden.. :-) Ik ben nu eenmaal graag de luis in de pels.

Maar goed, ik .denk dat Markkyboy zich op de verkeerde zaken concentreert.
Bij een spoel, motor, transformator... kun je naargelang de toepassing alle mogelijke faseverschuivingen verwachten, tussen 0 en 90°.

Een condensator daarentegen is nagenoeg altijd een bijna zuivere reactantie. Op de kleine verliezen na, die toenemen met stijgende frequentie.
Dus als je probeert het faseverschil van een condensator te meten met ruwe methodes zoals een scoop zul je bijna in alle gevallen op rond de 90° uitkomen. Een vrij zinloze oefening dus.

Misschien dat voor grote batterijen cosphicondensatoren en sommige speciale toepassingen die verlieshoek een rol speelt, voor 99% van de gewone toepassingen kun je een condensator min of meer als ideale reactantie beschouwen, in tegenstelling tot spoelen.

Ik heb het hier niet over elco's.
Sinds geschakelde voedingen populair werden en steeds hogere frequenties gebruiken is het begrip ESR belangrijk geworden.
Door de hoge frequentie is voor het afvlakken een kleinere capaciteit voldoende.
Echter moet de relatief grote rimpelstroom dan door een fysiek veel kleinere component. Dan speelt de inwendige weerstand van de elco een niet te verwaarlozen rol.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.

Op 21 januari 2023 16:05:26 schreef grotedikken: voor 99% van de gewone toepassingen kun je een condensator min of meer als ideale reactantie beschouwen, in tegenstelling tot spoelen.

Ik heb het hier niet over elco's.

En ook niet over 95% van de ceramische condensatoren.

In vrijwel alle toepassingen van condensatoren in de voeding van circuits is de inwendige weerstand EN inwendige inductie relevant. Voor schakelvoedingen (DC/DC converters o.a.) is de ESR vaak belangrijker dan de capaciteit.

Voor ontkoppeling is de resonantiefrequentie vaak belangrijker dan de capaciteit.

Dat GD wellicht in 99% van de gevallen een ideale C meet staat redelijk los van wat relevant is aan een condensator in zijn toepassing!

Tja, je kunt voor elke bewering wel iets uit je mouw schudden waar het niet klopt.

Het gaat hier over iemand die zich terug wil inwerken in de elektronica en daarvoor wat eenvoudige proeven doet op spoelen en condensatoren.

Een wisselstroommotor heeft bijvoorbeeld een cosphi van rond de 0.6-0.8 en dat faseverschil tussen spanning en stroom is met een scoop zeer goed te meten.
Doe je dezelfde proef op diverse condensatoren dan ga je nagenoeg altijd een faseverschuiving van rond de 90° meten.
Het heeft dus geen zin daarover verder te piekeren. Dat wilde ik stellen.

Moesten ESR en zelfinductie zo relevant zijn , zouden ze in catalogi en op de condensatoren duidelijk vermeld staan.(behalve elco's)

Op de kleurgecodeerde condensatoren dus al helemaal niet.

Op de condensator die ik hier toevallig in de hand houd, staat vermeld :

1.0µF MPX-X2 250V 275V, de fabrikant en een hele reeks keursymbolen, nergens staat ESR, zelfinductie of resonantiefrequentie.

Je opmerking dat voor ontkoppeling de resonantiefrequentie belangrijker zou zijn dan de capaciteit moet je toch even uitleggen. Hoewel het niet mijn hoofdoccupatie was ben ik heel vaak met EMC geconfronteerd, maar dat is toch nieuw voor mij.
Ongetwijfeld heeft elke component parasitaire eigenschappen die met de constructie ervan samenhangen en dus een bepaalde resonantiefrequentie, maar of dat behalve voor specifieke uitzonderingen van overwegend belang is zoals je het stelt , durf ik betwijfelen.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.
fred101

Golden Member

Je opmerking dat voor ontkoppeling de resonantiefrequentie belangrijker zou zijn dan de capaciteit moet je toch even uitleggen. Hoewel het niet mijn hoofdoccupatie was ben ik heel vaak met EMC geconfronteerd, maar dat is toch nieuw voor mij.
Ongetwijfeld heeft elke component parasitaire eigenschappen die met de constructie ervan samenhangen en dus een bepaalde resonantiefrequentie, maar of dat behalve voor specifieke uitzonderingen van overwegend belang is zoals je het stelt , durf ik betwijfelen.

GD, niet verder vertellen maar op SMD condensators staat helemaal geen opdruk :+

In het Agilent(keysight) impedantie handboek staat volgens mij een heel stuk over het belang van SRF en |Z|. De frequenties bij digitale schakelingen zijn tegenwoordig zo hoog dat dit soort dingen belangrijk zijn geworden.

Ze gaan zelfs in op het belang van de juiste vias op de juiste plaats. En GD, dat zul vast niet geloven, over de zelfinductie van vias. Embedded network analyse is iets wat in jouw tijd nog niet bestond of heel zeldzaam was (dankzij de extreem dure VNAs of heel tijdrovend met impedantie bruggen) maar bij moderne digitale ontwerpen ontkom je er eigenlijk niet aan.

Bij condensators met pootjes kun je data over SRF en ESL wel vergeten. De pootjes een cm langer laten geeft al een andere resonantie frequentie.
Er zijn moderne smd ontkoppel condensators met 4 soldeer vlakjes (in een kruis vorm) Zover ik weet is dat om de SRF omhoog te krijgen door zo de ESL te verlagen.

Je doet zoiets ook met 50 ohm terminatie. ipv 1een 50 Ohm smd weerstand gebruik je 2x 100 ohm die je tegen over elkaar zet. Dat maakt ze bruikbaarder tot veel hogere frequenties.

Ik weet niet of de SRF belangrijker is dan de ESR maar ik kan me daar wel wat bij voorstellen. Op de SRF is de capaciteit 0, daarboven wordt hij inductief. Dus ik kan me voorstellen dat je bij de SRF weg wilt blijven.
De ESR is ook frequentie afhankelijk, net als het skin effect. Het is een nog steeds bestaand misverstand dat de ESR op de SRF op zijn laagst is.

TS, als je kreten niet kent of snapt, en je wil er meer van weten dan schroom het niet om het te vragen. Ik, en nog een paar anderen hier, vinden het meestal erg leuk om daar dieper en langere op in te gaan. (als de TS zijn vraag is beantwoord)
Gezien je vragen en bevindingen is de kennis van de MTS toch aardig blijven hangen. _/-\o_

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Op 23 januari 2023 12:49:31 schreef fred101:
[...]

GD, niet verder vertellen maar op SMD condensators staat helemaal geen opdruk :+

En ik maar denken, wat gaan mijn ogen achteruit :-)

In het Agilent(keysight) impedantie handboek staat volgens mij een heel stuk over het belang van SRF en |Z|. De frequenties bij digitale schakelingen zijn tegenwoordig zo hoog dat dit soort dingen belangrijk zijn geworden.

Ze gaan zelfs in op het belang van de juiste vias op de juiste plaats. En GD, dat zul vast niet geloven, over de zelfinductie van vias. Embedded network analyse is iets wat in jouw tijd nog niet bestond of heel zeldzaam was (dankzij de extreem dure VNAs of heel tijdrovend met impedantie bruggen) maar bij moderne digitale ontwerpen ontkom je er eigenlijk niet aan.

Bij condensators met pootjes kun je data over SRF en ESL wel vergeten. De pootjes een cm langer laten geeft al een andere resonantie frequentie.
Er zijn moderne smd ontkoppel condensators met 4 soldeer vlakjes (in een kruis vorm) Zover ik weet is dat om de SRF omhoog te krijgen door zo de ESL te verlagen.

Helemaal akkoord, maar het gaat hier niet over het ontwerpen van supersnelle schakelsystemen. De TS wil gewoon de faseverschuiving van een spoel en een condensator meten om zn inzichten op te frissen.
Bij een condensator zal bij de gegeven meetfrequentie steeds een nagenoeg ideale reactantie blijken, in tegenstelling tot een spoel, transfo of motor.

Je doet zoiets ook met 50 ohm terminatie. ipv 1een 50 Ohm smd weerstand gebruik je 2x 100 ohm die je tegen over elkaar zet. Dat maakt ze bruikbaarder tot veel hogere frequenties.

Dat is nieuw voor mij.Ik heb massa's terminaties, verzwakkers ed door mijn handen gehad, maar dit lijkt me weer een van de vele slimmigheidjes van thuisexperimentjes. In de praktijk nog nooit een dummy gezien die zo uitgevoerd is, en het is ook niet gebruikelijk. Niet bij 1MHz en niet bij 10 GHz.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.
fred101

Golden Member

Dat is nieuw voor mij.Ik heb massa's terminaties, verzwakkers ed door mijn handen gehad, maar dit lijkt me weer een van de vele slimmigheidjes van thuisexperimentjes. In de praktijk nog nooit een dummy gezien die zo uitgevoerd is, en het is ook niet gebruikelijk. Niet bij 1MHz en niet bij 10 GHz.

Niet alleen hobby. Het wordt voornamelijk gebruikt bij PCB ontwerp voor RF en digitale toepassingen (SMD). Als je het goed tuned samen met de trace impedantie haal je er toch een aantal GHz mee. (ik heb het tot iets van 9 GHz gezien) The Signal path doet regelmatig tear downs van redelijk speciaal RF (meet) apparatuur. Hij gaat heel diep, toont zelfs tegenwoordig Xrays van ICs. Hij werkt voor Bell labs en als ik het goed heb ontwerpt hij FPGA's.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Ha fred101,

Het is toch wel een beetje zoals @grotedikken concludeert met de weerstandjes
door gebrek aan iets fatsoenlijks |:(
Waarmee ik bedoel zowel het component als het print ontwerp....
De weerstand is in een ronde ( cirkel vorm ) het beste overal naar het retour pad !
Maar ja dat gaat vaak niet dan maar het retour pad kleiner maken,
dus twee of vier in een cirkel verdelen.
Hier door is de parasitaire inductie kleiner geworden.

Maar het onderwerp ging / gaat over een inductor in de vorm van een spoel,
wat ik kan volgen goed uitgelegd geen aanvulling van deze kant ;)
Nee dat is het andere draadje 8)7
Om precies te begrijpen waarom een inductor doet wat i doet is een geheel ander verhaal !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
fred101

Golden Member

Ik ben het met jullie eens als het om een dummyload gaat maar ik had het over PCB ontwerp. Dit omdat burp het had over condensators op PCBs. Daar wordt ook gebruik gemaakt van 2x100 ipv 1x 50 ohm

Joe Smith (You tuber) heft wat videos over VNA gebruik terwijl het geen RF jongen is. Maar hij gebruikt ze wel voor zijn werk. (het ontwerpen van digitale circuits) en hij vertelde ook dat hij 2x 100 gebruikt op PCBs

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Ha fred101,

Ja dat zie je goed alleen 2 x 50 nF dat weet ik niet, lijkt me een beetje te algemeen !
Het gaat er om dat je de Q van de LC combinatie omlaag brengt....
Dus niet op een punt een grote capaciteit maar op meerdere plaatsen zodat,
de resonantie frequentie over een breder gebied in de tijd uitgesmeerd wordt.

Ik doe het als volgt als ik mijn print heb gemaakt ( kaal ) dan meet ik de dynamische eigenschappen van de power rails.
Aan de hand van de impedantie kan ik bepalen hoe groot mijn compensatie moet zijn ( de ontkoppel condensatoren ).
Dit is niets anders als je bij het ontwerpen van een bijvoorbeeld versterker doet.
Met de vector analyzer is wel heeeeel mooi maar is echt niet nodig een potentiometer is voldoende,
het is laag in frequentie.
Dit geldt ook voor het meten van een enkel component Lissajou meting is leuk maar geeft totaal geen meerwaarde.
Simpel de halve spanning meten en daarna de weerstand meten,
is vele male nauwkeuriger dan al die componenten testers :D

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
fred101

Golden Member

Ah, we praten langs elkaar heen. Mijn fout, ik zie dat ik het wat ongelukkig heb neergezet. Ik had het over weerstanden, niet over condensators. Burp had het over condensators in toepassingen , toen kwam ik voor GD als zijstap met het voorbeeld van 2 weerstanden. Hij dacht dat het over een dummyload ging maar ik had het over high speed PCB design (GHz, geen voeding of audio versterker).

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Ha fred101,

Ja maar dat had ik begrepen dat het een zij sprong was ;)
Desalniettemin wel relevant, eigenlijk is het eerste antwoord van @grotedikken de spijker op zijn kop !
Met een oscilloscoop kan je dit soort metingen niet doen veel te grof het is mooi voor in het leslokaal :P
Daar gaat het om het plaatje niet om de exacte waarden....

Ik begrijp dat jij meer in de snelle hoek zat te denken dan doe je met een scope helemaal niets meer !!
Zelfs met zo'n low cost vector analyzer is geen meting te verkrijgen |:( .
Ja er komt wel een krul op het scherm maar net als met de scope geen relevante waarden, alleen in een ander domein.....
Waar zit in het verhaal de 2 x 50 nF dan, in snelle RF transport is 50 nF wel erg groot ?

PS: voor @TS hoe zit je meetopstelling er uit want let op dit zijn twee verschillende presentaties.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
fred101

Golden Member

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch
Frederick E. Terman

Honourable Member

Dat voor ontkoppelcondensatoren de eigen zelfinductie en daarmee de resonantiefrequentie belangrijk is, is o.a. bij TI en Panasonic goed uitgelegd. Het plaatje hieronder komt uit zo'n (uitgebreider) verhaal.
https://mediac.industry.panasonic.eu/p/styles/500x/public/2020-08/capacitors_basic-knowledge_z-impedance_01.png

Zelf las ik er voor het eerst over in de ARRL-handboeken. Daar begonnen ze er al eerder over, maar vanaf 1946 waren er ook tabelletjes (hoe voorkom ik trouwens dat deze bijlage-plaatjes zo groot worden?):

In 1977 waren er intussen keramische schijfcondensatoren:

--
Met spoelen is er natuurlijk ook van alles te beleven. Een HF-smoorspoel wordt bijvoorbeeld meestal boven zijn eerste parallel-resonantiefrequentie gebruikt, en gedraagt zich dan op de werkfrequentie dus capacitief.
De meeste amateurs geloven dat niet zomaar, maar komen er vanzelf achter als ze met een L-meter (die op hogere frequenties kan meten) aan hun voorraad smoorspoeltjes gaan meten. Meestal merk je dat door een vraag over de 'negatieve zelfinductie'.
Het boekje van de LCR-meter van @TS noemt dit verschijnsel zelfs, geloof ik.
e: Oh nee, dat staat op de website van die fabrikant, bij de FAQ: 'Ich messe eine negative Induktivität. Wie kann das sein?' :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
fred101

Golden Member

1 nF meting. Dit is een analoge VNA (uit 1968) zonder perfect gematchte coax dus die 30 MHz kan best wat hoger of lager zijn dus zo ver zaten ze er destijds niet naast. Dit is een keramische 1kV 1nF met pootjes

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch
Frederick E. Terman

Honourable Member

Erg mooi! Ja, en die lijstjes gingen natuurlijk over bekende, toen en daar verkrijgbare, condensatoren. Tegenwoordig moet je uit veel merken en uitvoeringen kiezen, en dat zal wat uitmaken natuurlijk.

(Inmiddels off topic, maar een oude amateurmanier om de resonantie van condensatoren te bepalen was: soldeer de pootjes van de condensator aan elkaar, en dip de zo ontstane lus met een griddipper.
Ook van spoelen, vooral de anodesmoorspoel in een HF-versterker, werden zo de serieresonanties vastgesteld. Best belangrijk, want als je de pech had dat een serieresonantie net op de werkfrequentie viel, dan zou waarschijnlijk je smoorspoel in vlammen opgaan. :))

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org