Tabellen Elektrotechnik

Übersicht

• Rauscharme OPs
• Rauscharme Instrumentenverstärker
• Widerstandsrauschen
• Parallelschaltung rauschender Komponenten
• Kleine dB Umrechnung
• Spannungsteiler (mit SMD-0603 von Reichelt)
• Spannungsteiler für Instrumenten-Verstärker (mit METALL 0207 von Reichelt)
• Folien-Kondensatoren
• Keramik-Kondensatoren
• Quarze & Oszillatoren
• LEDs
• SMD-Maße

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Rauscharme OPs & Instrumentenverstärker

Um mal so einen kleinen Vergleich zu haben,
hier ein paar OP Beispiele mit Augenmerk aufs Rauschen:
Preise Reichelt 23.12.20

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Kleiner Vergleich bei Reichelt erhältlicher Instrumentenverstärker

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Widerstandsrauschen

Um ein Gefühl zu bekommen
wo sich das Thermische Rauschen von Widerständen bewegt,
anbei eine Beispielrechnung.

Dabei ist:   k_B ≈ 1,38·10^-23 Ws / K   =   1,38·10^-23 (Volt² sec.) / (Ω Kelvin)
  T ≈ 300° K;   Δf ≈ 20 KHz = 20E3 /s;   R = 200 Ω

U_eff = √(4k_B T R Δf)
      ≈ √(4 × 1,38·10^-23 × 300 × 200 × 20E3   [V² s K Ω)/(Ω K s)] )
      ≈ 257 nV
200 Ω → 257 nV / √(20 KHz) ≈ 1,82 nV / √Hz
800 Ω → 514 nV / √(20 KHz) ≈ 3,64 nV / √Hz
3,2 KΩ → 1,03 µV / √(20 KHz) ≈ 7,28 nV / √Hz
12,8 KΩ → 2,06 µV / √(20 KHz) ≈ 14,6 nV / √Hz

Als Fausformel:
200 Ω ≈ 2 nV / √Hz
Jede Vervierfachung des Widerstandes, verdoppelt das thermisch Rauschen.

Es bringt also wenig einen tollen OP einzusetzen, wenn die umliegende Schaltung hochohmig ist.
Ist die umliegende Schaltung niederohmig, ist zu überprüfen ob der OP die Last treiben kann.

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Parallelschaltung rauschender Komponenten

Durch Parallelschaltung, kann man das Rauschen reduzieren.
Da die Rauschsignale orthogonal (unkorreliert) zueinander sind,
ist dies vergleichbar mit der Bestimmung der Amplitude aus Realteil und Imaginärteil.

U_ges = √(U₁² + U₂² + U₃² + …)

Wie man sieht, wird der Aufwand immer größer um noch mehr Reduktion zu bekommen.

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Kleine dB Umrechnung

Die Bezeichnung dB ist grundsätzlich einheitenlos.
Sollte es sich auf etwas beziehen (z.B. auf ≈ 775 mV),
ist es wichtig die Einheit (hier u) als Suffix mit anzugeben.

z.B.   775 mV ≈ 0 dBu   oder
z.B. beim Schalldruck   0 dBA = 20 µPa

Beim Faktor oder Verhälnis habe ich bewusst zwei verschiedene Begriffe für das Gleiche gewählt…

Die fehlenden dB-Werte kann sich auch jeder selbst ausrechnen.

20 × log₁₀(Faktor) = Verhältnis [dB]
20 × log₁₀(2) ≈ 6,0206 dB

Bzw. umgedreht…

10^{(Verhältnis / 20)} = Faktor

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Spannungsteiler (mit SMD-0603 von Reichelt)

Diese Spannungsteiler Tabelle ist z.B. praktisch bei einen positiven Verstärker,
da der Teilerfaktor gleich dem Verstärkungsfaktor ist.

Kriterien zur Erstellung sind die Liste der Verfügbaren Werte und ein möglichst kleiner Fehler.
Sollte der Spannungsteiler aus parallel geschalteten Werten bestehen,
habe ich nur die Werte notiert, wo der Fehler kleiner ist, als bei Einzelwiderständen.

Wenn es auf das Rauschen der Widerstände ankommt,
ist mehr die niederohmige Variante zu bevorzugen.
Um einen Anhaltspunkt zu haben, anbei ein Beispiel.

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Umschaltbare Spannungsteiler in Reihenschaltung

Diese Spannungsteiler-Tabelle ist für einen positiven Verstärker gedacht,
welcher auf den zur Verfügung stehenden Widerständen (SMD-0603 von Reichelt) in Reihenschaltung basiert.

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Umschaltbare Spannungsteiler in Parallelschaltung

Diese Spannungsteiler-Tabelle ist für einen positiven Verstärker gedacht,
welcher auf den zur Verfügung stehenden Widerständen (SMD-0603 von Reichelt) in Parallelschaltung basiert.

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Spannungsteiler für Subtrahierer (mit SMD-0603 von Reichelt)

Diese Spannungsteiler-Tabelle ist für einen invertierenden Verstärker gedacht,
welcher auf den zur Verfügung stehenden Widerständen (SMD-0603 von Reichelt) basiert.
Die Wertkombinationen lassen sich aber auch bei einen Subtrahierer anwenden.

Verstärkung V = - R₂ / R₁   durch Reihenschaltung von R₁ gebildet.

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Umschaltbare Spannungsteiler in Parallelschaltung

Verstärkung V = - R₂ / R₁   durch Parallelschaltung von R₁ gebildet.

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Spannungsteiler für Instrumenten-Verstärker (mit METALL 0207 von Reichelt)

Diese Spannungsteiler-Tabelle ist z.B. praktisch bei einen Instrumenten-Verstärker,
da der Teilerfaktor gleich dem Verstärkungsfaktor zweier OPs ist.

Kriterien zur Erstellung sind die Liste der Verfügbaren Werte (METALL 0207 von Reichelt) und ein möglichst kleiner Fehler.

Der Widerstandwert 2 x R₂ ist meist realisiert durch die Parallelschaltung zweier Widerstände.

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Folien-Kondensatoren

Die Reihenfolge der eingesetzten Materialien PP, PET, PPS, PEN, etc.
entspricht in etwa der gelieferten Folienfläche.

PP - Polypropylen

Polypropylen-Folienkondensatoren haben sehr geringen Verlustfaktor
bis zu hohen Frequenzen und sind daher Impulsfest.
Sie eignen sich daher gut für Hochfrequenz-Anwendungen
oder als Funkenentstörkondensator. z.B. X2
Aufgrund des sehr kleinen Nachladeeffektes
eignen sie sich besonders für Abtast-Halte-Schaltungen.
Verlustfaktor 1..5 10^-4 @ 1kHz
Frequenzabhängigkeit ± 0,3% @ 100 Hz - 100 kHz   ± 1% @ 100 Hz - 1 MHz
Markenname: Trespaphan
max. 105 °C ± 2,5% / °C
max. 50 nF V/mm³
FKP/ KP steht für PP-Folienkondensator mit Metallbelägen
und MKP für metallisierter Folienkondensator.
Von Wima z.B. bei Reichelt

• FKP 1   5%..10%   innere Reihenschaltung - hohe Spg.
  

  100p	150p	220p	330p	470p	680p
  1n	1,5n	2,2n	3,3n	4,7n	6,8n
  10n	15n	22n	33n	47n	68n
  100n	150n	220n
  1µ

• FKP 02   5%..10%
  

  100p	150p	220p	330p	470p	680p
  1n

• FKP 2   2,5%..10%
  

  			33p	47p	68p
  100p	150p	220p	330p	470p	680p
  1n	1,5n	2,2n	3,3n	4,7n	6,8n
  10n	15n	22n	33n

• FKP 3   5%..20%
  

  100p	150p	220p	330p	470p	680p
  1n	1,5n	2,2n	3,3n	4,7n	6,8n
  10n	15n	22n	33n

MKP konstante Parameter über Temp. & Freq. geringer Verlustfaktor,
hoher isol. Widerstand → Schwingkreise, kapazitive Spannungsteiler

• MKP 10   5%..20%
  

  1n	1,5n	2,2n	3,3n	4,7n	6,8n
  10n	15n	22n	33n	47n	68n
  100n	150n	220n	330n	470n	680n
  1µ	1,5µ	2,2µ	3,3µ	4,7µ	6,8µ
  10µ	15µ	22µ	33µ

• MKP 2   5%..10%
  

  1n	1,5n	2,2n	3,3n	4,7n	6,8n
  10n	15n	22n	33n	47n	68n
  100n	150n	220n	330n	470n
  1µ

• MKP 4   5%..10%
  

  10n	15n	22n	33n	47n	68n
  100n	150n	220n	330n	470n	680n
  1µ	1,5µ	2,2µ	3,3µ	4,7µ	6,8µ
  10µ

PET - Polyester

Im Gegensatz zu Polyester ist PEN - Polyethylenterephthalat chemisch ähnlich,
jedoch Temperaturstabiler.
Verlustfaktor 50..100 10^-4 @ 1kHz
Markenname: Hostaphan®, Mylar®
max. 125 °C ± 5% / °C rel. hohe Temperaturabhängigkeit
rel hohe Frequenzabhängigkeit -3% @ 100 Hz - 100 kHz
max. 400 nF V/mm³ → kleine Bauform
FKT/ KT steht für PET-Folienkondensator mit Metallbelägen
und MKT für metallisierter Folienkondensator.
Von Wima z.B. bei Reichelt

• FKS 2   5%..10%
  

  1n	1,5n	2,2n	3,3n	4,7n	6,8n
  10n	15n	22n	33n	47n	68n

• FKS 3   5%..10%
  

  1n	1,5n	2,2n	3,3n	4,7n	6,8n
  10n	15n	22n	33n	47n	68n
  100n	150n	220n

• MKS 02   10%..20%
  

  			3,3n	4,7n	6,8n
  10n	15n	22n	33n	47n	68n
  100n	150n	220n	330n	470n	680n
  1µ

• MKS 2   5%..10%..20%
  

  10n	15n	22n	33n	47n	68n
  100n	150n	220n	330n	470n	680n
  1µ	1,5µ	2,2µ	3,3µ	4,7µ	6,8µ
  10µ

• MKS 4   10%..20%
  

  1n	1,5n	2,2n	3,3n	4,7n	6,8n
  10n	15n	22n	33n	47n	68n
  100n	150n	220n	330n	470n	680n
  1µ	1,5µ	2,2µ	3,3µ	4,7µ	6,8µ
  10µ	15µ	22µ	33µ	47µ
  100µ

• SMD   10%
  

  10n	15n	22n	33n	47n	68n
  100n	150n	220n	330n	470n

MKT gewickelte Polyester Filmkondensatoren

PPS - Polyphenylensulfid

PPS - Polyphenylensulfid eignen sich bei hohen Temperaturen und rauhen Klimabedingungen
Sie sind selbstheilend und haben einen geringen Temp. Koeffizient und kleinen Verlustfaktor.
Im Vergleich zu PP, hat PPS eine hohe Dielektrizitätskonstante, unterliegt jedoch PET & PEN
Die Frequenzabhängigkeit von ± 0,5% @ 100 Hz bis 100 kHz ist sehr klein.
daher eignen sie sich gut für Oszilatoren und sind ein idealer Ersatz für PC-Kondensatoren.
Da sie bis zu 270°C überstehen können eignen sie sich auch als SMD für Reflow-Löten.
FKI/KI steht für PPS-Folienkondensator mit Metallbelägen
und MKI für metallisierter Folienkondensator.
Verlustfaktor 2..15 10^-4 @ 1kHz
Markenname: Torelina®
max. 150 °C ± 1,5% / °C
max. 140 nF V/mm³
Von KEMET via Reichelt

• 5%..10%
  

  	22n	33n	47n
  100n	220n	330n	470n	680n

von Panasonic via Reichelt

• SMD 2 %..5%
  

  100p	150p	220p		330p		470p		680p	820p
  1n	1,5n	2,2n	2,7n	3,3n	3,9n	4,7n		6,8n	8,2n
  10n	15n	22n	27n	33n	39n	47n	56n	68n
  100n	150n	220n		330n		470n		680n

PEN - Polyethylennaphthalat

PEN - Polyethylennaphthalat kann statt PET verwendet werden,
wenn dauerhaft über 125°C vorliegen.
Sie werden hauptsächlich für Siebung, Kopplung und Entkopplung eingesetzt.
Aufgrund der Temperaturfestigkeit gut als SMD-Bauform verwendbar.
FKN/KN steht für PEN-Folienkondensator mit Metallbelägen
und MKN für metallisierter Folienkondensator.
Verlustfaktor 42..80 10^-4 @ 1kHz
Markenname: Kaladex®
max. 150 °C +1%…-3% / °C
max. 250 nF V/mm³
Von Siemens via Reichelt

• MKH (MKT)   5%
  4,4 n
  22 n

PTFE - Polytetrafluorethylen

Polytetrafluorethylen PTFE Teflon® Polytetrafluorethylen-Folienkondensatoren werden nur für
sehr spezielle Hochtemperaturanwendungen hergestellt.

PS - Polystyren

Polystyren- oder Polystyrol-Folienkondensatoren werden für Anwendungen eingesetzt,
bei denen eine hohe Zuverlässigkeit und Präzision erforderlich ist.
Polystyrol Film Kondensatoren gehören zu den klassischen Audio-Kondensatoren.
Markenname; Styroflex-Kondensator
Eine subtile harmonische Addition bei starken Amplituden im Hochtonbereich
wird als weichmachende Eigenschaft / Softening empfunden.

PS-Kondenstaoren sind weitgehend durch PP-Kondensatoren verdrängt.
KS steht für PS-Folienkondensator mit Metallbelägen
und MKS für metallisierter Folienkondensator.

• max. 85°C
• kleinen Tangens Delta,
• geringe Alterung
• einen linearen Temperaturkoeffizienten
• 2%
  

  							47p	68p	82p
  100p	120p	150p	180p		270p	330p	470p	680p	820p
  1n	1,2n	1,5n		2,2n	2,7n	3,3n	4,7n	6,8n
  10n

PC - Polycarbonat

Merkenname: Makrofol
Polycarbonat-Kondensatoren sind nur noch von wenigen hergestellt.
sie eignen sich für Zeitschaltungen und Analog-Filter.
FKC/KC steht für PC-Folienkondensator mit Metallbelägen
und MKC für metallisierter Folienkondensator.

• relativ temperaturunabhängigen
• kleinen Verlustfaktor

MP - Metall-Papier

Werden seit 1876 hergestellt und finden sich noch in der Leistungselektronik zur Kunkenentstörung.
Sie existieren nur als metallisierte Folienkondensatoren.

Literatur

academic.com   Kunststoff-Folienkondensatoren
fidelity-audio.com   Styroflex Polystyrol Film Kondensatoren
elektronik-kompendium.de   Styroflexkondensatoren

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Keramik-Kondensatoren

• Keramik-Scheibenkondensatoren
• Vielschicht Klasse 1 definierter Temperaturkoeffizent
  Z.B.   P100 NPO N33 N75 N150 N220 N330 N470 N750 N1000 N1500 C0G
• Vielschicht Klasse 2 mit hoher Dielektrizitätszahl zur Versorgungs Pufferung, Siebung
  Problem Mikrophonie
  z.B.   X7R Z5U Y5V X7S X8R

C0G/NPO - Klasse 1 bei Reichelt   5%..10%

• bedrahtet

  10p				22p		33p		47p
  100p	120p	150p	180p	220p	270p	330p	390p	470p	560p	680p
  1n				2,2n		3,3n		4,7n		6,8n
  10n	12n		18n	22n	27n	33n		47n	56n	68n
  100n			220n			330n		470n

• SMD 0402

  1p	1,5p		2,0p			3,0p		4,0p			6,0p
  10p		18p		22p	27p		33p		47p	51p
  100p							330p
  1n

• SMD 0603

  1p

  1,5p

  2,7p

  3,3p

  4,7p

  8,2p

  10p

  15p

  16p

  18p

  20p

  22p

  27p

  30p

  33p

  39p

  47p

  56p

  68p

  82p

  100p

  120p

  150p

  220p

  270p

  560p

  680p

  820p

  1n

  2,0n

  2,2n

  3,3n

  4,7n

  6,8n

  10n

  15n

• SMD 0805

  						3,9p	4,7p
  10p	12p	15p	22p	27p		39p		56p	68p	82p
  100p		150p			330p	390p	470p	560p	680p	820p
  		1,5n	2,2n
  10n			22n				47n

• SMD1206

  1p

  1,5p

  2,2p

  4,7p

  5,6p

  6,8p

  10p

  15p

  18p

  22p

  27p

  30p

  33p

  39p

  68p

  82p

  100p

  120p

  180p

  220p

  270p

  330p

  390p

  470p

  560p

  2,7n

X5R - Klasse 2 bei Reichelt   10%..15%

• SMD 0603

  1µ	2,2µ
  10p

X7R - Klasse 2 bei Reichelt   10%

• bedrahtet 1,0 n 1,2 n 1,5 n 1,8 n 2,2 n 2,7 n 3,3 n 4,7 n 5,6 n 6,8 n
  10 n 15 n 22 n 33 n
  

  1n	1,2n	1,5n	1,8n	2,2n	2,7n	3,3n	4,7n	5,6n	6,8n
  10n		15n		22n		33n

• SMD 0402

  		150p					470p
  	1,2n		1,8n	2,2n		3,9n	4,7n	6,8n
  10n

• SMD 0603

  100p		150p			330p			680p
  1,0n	1,2n	1,5n	1,8n	2,2n	3,3n	3,9n		6,8n	8,2n
  10n		15n		22n		39n
  100n	120n	150n
  1µ

• SMD 1812 1,5 µ 2,2 µ 3,3 µ 4,7 µ 6,8 µ
  SMD 1812 10 µ 15 µ 22 µ 33 µ
  

Y5V - Klasse 2 bei Reichelt   20%

• SMD 0402 10 n 15 n
  SMD 0603 15 n 22 n
  SMD 0603 100 n
  

Z5U - Klasse 2 bei Reichelt   20%

• 10 n 15 n 22 n 33 n 47 n 68 n
  100 n 220 n 470 n
  1 µ
  

Literatur

academic.com Keramikkondensator

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Quarze & Oszillatoren

Quarz Frequenztoleranz ± 50 ppm 8 stk
Grundton: 4 7,68 8 10 11,0592 12 24 MHz
Oberwelle: 100 MHz

Quarz ± 30 ppm 138 stk
Grundton: [MHz]

Quarz ± 20 ppm 8 stk
Grundton 1,8432 3,2768 4 20 MHz

Uhrenquarze ± 20 ppm
Grundton: 32,768 kHz

Quarzoszillator ±100 ppm
1 1,843200 2 2,4576 3 3,2768 3,579545 4 4,194304 4,433619 4,9152
5 5,0688 5,1200 6 6,5536 7,3728 8 10 10,2400 11,0000 12,0000 14,0000 14,31818 15 16
16,2570 18 18,4320 20 22,1184 24 25 30 32 36 40 48 50 60 66 80

Quarzoszillator ±50 ppm
4 8 10 12 14,31818 14,74560 16 20 24 24,5760 25 32 40 48 50 60 64 100

TCXO - temperaturkompensierte Quarzoszillatoren
z.B. 12,8 MHz ± 0,028 ppm https://de.rs-online.com/web/p/tcxo-oszillatoren/1442371

Für Audio geeignete Frequenzen:
6,144 MHz / 128 = 48 KHz
9,2160 MHz / 192 = 48 kHz
12,288 MHz / 256 = 48 kHz → 96 kHz
18,4320 MHz / 384 = 48 kHz → 96 kHz
24,5760 MHz / 512 = 48 kHz → 96 kHz → 192 kHz
22,5792 MHz / 512 = 44,1 kHz
16,9344 MHz / 384 = 44,1 kHz

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LEDs

Da die Wellenlänge nicht eindeutig einer Farbe zuegordnet ist,
habe ich mir mal eine kleine Tabelle erstellt.

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SMD-Maße

Außendimensionen (Länge x Breite) incl. Kontakt-Flächen, gleicher Breite.

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Quellen

mikrocontroller.net Leiterbahnbreite

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