DE1514250A1 - Verbesserungen an oder fuer Kondensatoren - Google Patents

Description

VERBESSERUNGEN AN ODER FÜR KONDENSATOREN

Die Erfindung betrifft Kondensatoren, und insbesondere solcue, die sich zur Verwendung als Überbrückungskondensatoren eignen, d.h. Kondensatoren, die für Wechselstrom eine niedrige Impedanz und für Gleichstrom eine hohe Impedanz aufweisen. Beispielsweise beseitigt ein mit den Ausgangsklemmen eines Gleichrichters parallel geschalteter Uberbrückungskondensator im Idealfall die Vechselstromkomponente des Gleichrichterausganges vollständig.

Wie in der Kondensatortechnik allgemein bekannt, hängt die von einem Kondensator gebildete Impedanz von den Eigenschaften des im Kondensator verwendeten Dielektrikums ab. Ein dielektrischer Stoff ist gekennzeichnet durch seine Dielektrizitätskonstante £ und seinen Güte- oder Q-Faktor; letzterer drückt die Qualität des dielektrischen Stoffes aus und ist das Verhältnis der innerhalb des Stoffes pro Zeiteinheit gespeicherten Energie zu der in Wärme umgesetzten Energie. Im allgemeinen besitzen dielektrische Stoffe mit hoher Dielektrizitätskonstante einen niedrigen Q-Faktor und umgekehrt.

Die Kapazität eines Kondensators wird durch die Gesamtfläche und Dicke des dielektrischen Stoffes und dessen Dielektrizitätskonstante bestimmt. Bei niedrigen Frequenzen ist die Kapazität eines Kondensators der wichtigste Paktor bei der Bestimmung der Impedanz des Kondensators und somit muß, falls die Abmessungen des Kondensators klein gehalten werden müssen, die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Stoffes hoch sein, wenn der Kondensator eine wirksame Überbrückung für niederfrequente Signale schaffen soll.

Andererseits ist bei sehr hohen Frequenzen, z.B. in der Größenordnung von 100 MHz, der kapazitive Blindwiderstand eines Überbrückungswiderstandes vernachlässigbar, und das Ersatz-Schaltbild des Kondensators ist eine Induktivität in Reihe mit einem Wirkwiderstand, wobei die induktive Reaktanz durch die Leitungen des Kondensators gebildet wird, während der Wirkwiderstand durch die Verluste innerhalb des dielektrischen Stoffes bedingt ist. Da die Verluste im dielektrischen Stoff zum Q-Faktor des Stoffes umgekehrt proportional sind, sollte der dielektrische Stoff einen hohen Q-Faktor haben, wenn die Impedanz des Kondensators gegenüber Signalen hoher Frequenz niedrig sein soll.

Bei einigen elektrischen Schaltungen kann es zweckmäßig sein, einen Überbrückungskondensator einzubauen, der sowohl gegenüber Signalen hoher Frequenz als auch gegenüber Signalen niedriger Frequenz eine niedrige Impedanz darstellt. So kann es beispielsweise in einer elektrischen Schaltung, in der im

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Betrieb die Signalfrequenz in der Größenordnung von 200 MHz oder höher ist, wünschenswert sein, daß niedrige Frequenzen ebenso wie die hohe Signalfrequenz um eine in der Schaltung enthaltene Gleichstromquelle mittels eines Überbrückungskondensators umgeleitet werden, um zu vermeiden, daß Störschwingungswege entstehen.

Wie im vorangehenden erläutert, sind zur Erzielung einer wirksamen Überbrückung bei hohen Signalfrequenzen dielektrische Stoffe mit einem hohen C-Paktor und bei niedrigen Frequenzen dielektrische Stoffe mit hoher Dielektrizitätskonstante nötig. Da diese beiden Eigenschaften nicht in ein und demselben dielektrischen Stoff erreichbar sind, wurden in bekannten Kondensatoren, die zur Verwendung als Überbrückungskondensatoren sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Frequenzen bestimmt sind, dielektrische Stoffe verwendet, die einen Kompromiß zwischen diesen beiden Eigenschaften darstellten, so daß demzufolge solche Kondensatoren bei einer bestimmten Frequenz keine optimale Eignung aufwiesen.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines verbesserten Kondensators, der sich zur Verwendung als Überbrückungskondensator eignet.

Gegenstand der Erfindung ist ein Kondensator, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er ein erstes und zweites plattenförmiges Glied enthält, die jeweils aus zwei verschiedenen dielektrischen Stoffen hergestellt sind, von denen der eine eine verhältnismäßig hohe Dielektrizitätskonstante und einen verhältnismäßig niedrigen Q-Faktor und der andere eine verhältnis-

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mäßig niedrige Dielektrizitätskonstante und einen verhältnismäßig hohen Q-Faktor aufweist, wobei auf jeder Hauptfläche jedes plattenförmigen Gliedes ein elektrisch leitender Belag vorgesehen ist, und die plattenförmigen Glieder so angeordnet sind, daß die eine Hauptfläche des ersten plattenförmigen Gliedes der einen Hauptfläche des zweiten plattenförmigen Gliedes zugekehrt ist, und daß ein erster elektrischer Leiter, der mit dem leitenden Belag auf jeder der einander zugekehrten Hauptflächen der plattenförmigen Glieder elektrisch verbunden ist, und ein zweiter elektrischer Leiter vorgesehen ist, der an den leitenden Belag auf jeder der anderen Hauptflächen der plattenförmigen Glieder angeschlossen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines zur Verwendung als Überbrückungskondensator geeigneten Kondensators.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, hat der Kondensator die Form einer Doppelkondensatoreinheit, die zwei rechteckige plattenförmige Glieder aus dielektrischem Stoff 10 und Π enthält, von denen jedes ebene Hauptflächen aufweist. Auf beiden Hauptflächen jeder der Platten aus dielektrischem Stoff 10 und sind jeweils zwei leitende Schichten, beispielsweise aus Silber oder Kupfer aufgebracht, die durch eine herkömmliche Beschichtungs· technik erzeugt werden. Diese leitenden Schichten sind mit den

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Bezugszahlen 12 und 13 bzw. 14 und 15 bezeichnet. Sie sind in .den Zeichnungen der Deutlichkeit halber vergrößert dargestellt.

Der dielektrische Stoff der Platte 10 wird in der Regel so gewählt, daß er eine hohe Dielektrizitätskonstante im Bereich von 2500 bis 45OO und einen niedrigen Q-Paktor von etwa 30 bei 10 MHz hat. Infolgedessen wirkt die Platte 10 mit ihren leitenden Schichten 12 und 13 als Niederfrequenz-Überbrückungsteil der Doppelkondensatoreinheit.

Der dielektrische Stoff der Platte 11 wird in der Regel so gewählt, daß er eine niedrige Dielektrizitätskonstante im Bereich von TOO bis 1100 und einen hohen O.-Faktor im Werte von etwa 500 bei 1 MHz hat und bei Erhöhung der Signalfrequenzen in den VHP- und UHF-Bereichen sich nicht wesentlich verschlechtert . Die Platte 11 mit ihren leitenden Schichten 14 und 15 wirkt als Hochfrequenz-Überbrückungsteil der Doppelkondensatoreinheit.

Die Platten 10 und 11 sind so angeordnet, daß die eine Hauptfläche der Platte 10 der einen Hauptfläche der Platte 11, wie in den Zeichnungen dargestellt, zugekehrt ist.

Zwischen den leitenden Schichten 13 und 14 auf den Hauptflächen der Platten 10 und 11 erstreckt sich eine Zuleitung 20, die mit den leitenden Schichten 13 und 14 elektrisch verbunden ist. Um die induktive Reaktanz dieser Leitung zu verringern, ist sie flach, d.h. in bandartiger Form ausgebildet, wie aus den Zeichnungen hervorgeht.

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Ein zweiter elektrischer Leiter 25 ist an die anderen leitenden Schichten 12 und 15 angeschlossen. Auch der Leiter 25 ist flach und bandförmig gestaltet, um seinen induktiven Blindwiderstand zu verringern. Der Leiter 25 ist so angeordnet, daß er als Erdleiter wirkt, so daß ein elektrischer Schutz (elektrostatische Abschirmung) für die Zuleitung 20 der Doppelkondensatoreinheit gebildet wird.

Die sich vom Hauptkörper der Einheit her erstreckenden Teile der Leiter 20 und 25 verlaufen in der Weise parallel, daß die Einheit als gedruckte Schaltung verwendbar ist.

Es hat sich gezeigt, daß bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der im vorangegangenen beschriebenen Einheit, bei dem die Platten 10 und 11 jeweils Hauptflächen mit einer

Größe von etwa 0,9 cm aufwiesen und die Einheit eine Gesamtdicke von etwa 0,2 cm hatte, der Niederfrequenz-Überbrückungsteil der Einheit, d.h. der die Platte 10 enthaltende Teil, eine Kapazität von 0,01/^P aufwies, während der Hochfrequenz-Überbrückungsteil, d.h. der die Platte 11 enthaltende Teil, eine Kapazität von 0,002^F hatte.

Die Impedanz dieser praktisch ausgeführten Einheit war, wie durch eine RC-Brücke bestimmt, die Vektorsumme von 0,2+,jO,2<ßo während die Größe der Impedanz eines keramischen Standard-Scheibenkondensators von 0,01^F bei einer Frequenz von 240 MHz etwa l8ß beträgt. Es versteht sich somit, daß durch die erfindungsgemäße Doppelüberbrückungskondensatoreinheit eine beträchtliche Verbesserung erzielt wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. ) Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß er je ein erstes und zweites plattenförmiges Glied enthält, die jeweils aus zwei verschiedenen dielektrischen Stoffen hergestellt sind, von denen der eine eine verhältnismäßig hohe Dielektrizitätskonstante und einen verhältnismäßig niedrigen Q-Faktor und der andere eine verhältnismäßig niedrige Dielektrizitätskonstante und einen verhältnismäßig hohen Q-Faktor aufweist, wobei auf jeder Hauptfläche jedes plattenförmigen Gliedes ein elektrisch leitender Belag vorgesehen ist, und die plattenförmigen Glieder so angeordnet sind, daß die eine Hauptfläche des ersten plattenförmigen Gliedes der einen Hauptfläche des zweiten plattenförmigen Gliedes zugekehrt ist, und daß ein erster elektrischer Leiter, der mit dem leitenden Belag auf jeder der einander zugekehrten Hauptflächen der plattenförmigen Glieder elektrisch verbunden ist, und ein zweiter elektrischer Leiter vorgesehen ist, der an den leitenden Belag auf jeder der anderen Hauptflächen der plattenförmigen Glieder angeschlossen ist.

   2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erstgenannte der dielektrischen Stoffe eine Dielektrizitätskonstante im Bereich von 2500 bis 4500 und einen Q-Faktor von etwa 30 hat, während die Dielektrizitätskonstante des anderen dielektrischen Stoffes im Bereich zwischen 700 und 1100 liegt und ihr Q-Faktor etwa 500 ist.

   7. ^. 1^5

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   _8- 15142BC

   5. Kondensator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter jeweils eine flache, bandartige Form besitzen.

   Für

   THE NATIONAL CASH REGISTER COMPANY

   Dr. A. Stappert
   Rechtsanwalt

   Dipl.-Ing. K. Kahler

   Patentanwalt
   in Untervollmacht zur AlIg. Vollm. 153/1950

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