LTSpice Anfänger: Bypass-Kondensator wirkungslos

[Holger L. (symetron)]

Moin

Ich versuche mich gerade an LTSpice. Ich möchte einen Bypass-Kondensator 
simulieren, der Störungen an einem Rechteckimpuls ableitet.

Egal welche Kapazität ich wähle, die Simu sieht immer gleich aus. Jede 
Menge Rauschen.

Durch die Widerstandsnetzwerke habe ich mich durchgearbeitet. Aber 
dieser Kondensator gibt mir Rätsel auf.

Screenshot und Modell sind angehängt

Noob-Alarm!

Gruß
Holger

[HildeK (Gast)]

Holger L. schrieb:
> Ich versuche mich gerade an LTSpice. Ich möchte einen Bypass-Kondensator
> simulieren, der Störungen an einem Rechteckimpuls ableitet.
>
> Egal welche Kapazität ich wähle, die Simu sieht immer gleich aus. Jede
> Menge Rauschen.

Tja, was du im 'real life' nicht hast, bekommst du problemlos bei Spice: 
die ideale Quelle.
Real hast du einen Innenwiderstand, Induktivitäten und Widerstände in 
den Leitungen, einen begrenzte Treiberleistung der Quelle.
Aber die ideale Quelle liefert beliebig viel Strom und lädt damit deinen 
Kondensator in idealer Null-Zeit auf jede beliebige Spannung auf.

[Lothar J. (black-bird)]

Die Innenwiderstände der Quellen sind 0 Ohm. Der Bypasskondensator liegt 
nicht nur parallel zum 1k Widerstand, sondern auch zum 0 Ohm- Widerstand 
der Quellen.

Blackbird
HildeK war schneller ...

[Helmut S. (helmuts)]

Wie die zwei Vorredner schon schrieben haben die V-Quelle und die 
B-Quelle 0Ohm Innenwiderstand. Zuminest ein Serienwiderstand lässt sich 
in der V-Quelle einstellen. Alternativ einfach einen Widerstand mit dem 
Wert des Innenwiderstandes der Spannungsquelle in Reihe zu den Quellen 
einfügen.
Rechtsklick auf dei V-Quelle, dann bei "Series resistance" einen Wert 
eintragen.
Vielleicht wolltest du ja einen RC_Tiefpass mit 1kOhm und 100nF bauen. 
Dazu muss der 1kOhm in Reihe mit dem Kondensator liegen.

[Michel M. (elec-deniel)]

bitte durchlesen ...  :-)
www.allaboutcircuits.com/technical-articles/Noise-Analysis-Using-LTspice 
-Tutorial/

[juergen (Gast)]

...und warum funktioniert die Simulation nicht, wenn ich mit einem 
Kondensator die Spannung auskoppele, an dessen Ende keine Last 
angeschlossen ist?

Dann kommt nämlich der Gleichspannungsanteil mit durch, als ob der 
Kondensator nur ein Draht wäre.

Erst, wenn ich etwa 1Megohm am Ausgangspin anschließe, kommt das Signal 
ohne den Gleichspannungsanteil durch.

Mfg

[juergen (Gast)]

Z. B. an einer Emitter-Transistorschaltung mit Koppelkondensator am 
Ausgang.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

juergen schrieb:
> Dann kommt nämlich der Gleichspannungsanteil mit durch, als ob der
> Kondensator nur ein Draht wäre.
Das ist zu erwarten. Denn mit einem idealen Kondensator und einem 
unendlich großen "Lastwiderstand" hast du nach der Formel 
fg=1/(2*pi*RC) einen Hochpass mit der Grenzfrequenz 0Hz gebaut. Er lässt 
also auch Gleichspannungen durch.

Sowas gibt es dank Leckströmen und sonstwas in der Realität natürlich 
nicht.

Merke: eine Simulation ist immer bestenfalls so gut wie die ihr zugrunde 
liegenden Modelle der Bauteile und der Beschaltung.

[Achim S. (Gast)]

juergen schrieb:
> ...und warum funktioniert die Simulation nicht, wenn ich mit einem
> Kondensator die Spannung auskoppele, an dessen Ende keine Last
> angeschlossen ist?

Dann ist die Gleichspannung nach dem Kondensator nicht festgelegt. In 
der Realität würde sich der Gleichanteil hinter dem Kondensator durch 
parasitäre Effekte einstellen (z.B. den Eingangsstrom deines 
Messgeräts). In der idealen Simulation ergibt er sich durch die gewählte 
Anfangsbedingung und die darauf folgende Spannungsänderung vor dem 
Kondensator.

juergen schrieb:
> Erst, wenn ich etwa 1Megohm am Ausgangspin anschließe, kommt das Signal
> ohne den Gleichspannungsanteil durch.

Erst dann hast den Gleichanteil am Ausgang festgelegt.

[Mark S. (voltwide)]

Nö, die Simulation geht davon aus, das von Anfang an der Kondensator 
nicht aufgeladen ist. Und da kein Strom fließt, bleibt es dabei.
Ein nicht aufgeladender Kondensator hat an beiden Platten dieselbe 
Spannung.
Alles klar?

[Achim S. (Gast)]

Mark S. schrieb:
> Nö, die Simulation geht davon aus, das von Anfang an der Kondensator
> nicht aufgeladen ist.

Klingt gut, stimmt aber nicht immer. Siehe z.B. angehängte Simu, bei der 
LTSpice IV aufgrund der Anfangsbedingung mit einem auf 5V aufgeladenen 
Kondensator startet.

[Helmut S. (helmuts)]

Achim S. schrieb:
> Mark S. schrieb:
>> Nö, die Simulation geht davon aus, das von Anfang an der Kondensator
>> nicht aufgeladen ist.
>
> Klingt gut, stimmt aber nicht immer. Siehe z.B. angehängte Simu, bei der
> LTSpice IV aufgrund der Anfangsbedingung mit einem auf 5V aufgeladenen
> Kondensator startet.

Der Kondensator ist nicht auf 5V aufgeladen sondern auf 0V.
Ein originales SPICE-Programm würde die Simulation gar nicht starten, 
weil der Knoten rechts am Kondensator keine DC-Verbindung nach GND hat. 
Um das zu umgehen fügt LTspice automatisch parallel zu jedem Kondensator 
einen Widerstand Rpar hinzu. Der Wert von Rpar ist so hoch, dass er im 
allgemeinen nicht stört. Deshalb sind in Achims Schaltung am Anfang 5V 
auf beiden Seiten des Kondensators.

Rpar = 1T/C

1T = 1 tera = 10^12

[MaWin (Gast)]

Holger L. schrieb:
> Ich möchte einen Bypass-Kondensator simulieren,

Ja, schön, so ein Kondensator liefert einer Schalgung mit schnell 
(Megahertz bis Gigahertz) wechsrlnder Stfomaufnahme den Strom, auch wenn 
die Zuleitung durch ihre Indukgivität sie noch nicht zu liefern bereit 
ist.

Du musst also die Verbindung von Spannungsquelle zu abgeblocktem 
Verbraucher wie eine reale Leitung moddllieren, mit Induktivität und 
Drahtwiderstand.

> der Störungen an einem  Rechteckimpuls ableitet

Ähm, das wäre wohl ein Filterkondensator. Auch hier: realer Widerstand 
der rauschenden Rechteckspannungsquelle und Zuleitung mit modellieren.

[Helmut S. (helmuts)]

Hallo Holger,
vielleicht war ja die Filterwirkung der angehängten Schaltung das Ziel.

[Achim S. (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> .....
> Deshalb sind in Achims Schaltung am Anfang 5V
> auf beiden Seiten des Kondensators.

Was du schreibst klingt alles sehr überzeugend. Aber ich kann das 
Ergebnis meiner Simu leider immer noch nicht anders lesen als dass bei 
t=0:

- das linke Ende des Kondensators auf +5V liegt (die grüne Kurve von 
V(in) starte bei 5V)
- das rechte Ende des Kondensators auf 0V liegt (die blaue Kurve von 
V(out) startet bei 0V)
- der Kondensator also zu Beginn auf 5V aufgeladen ist und - weil das 
rechte Ende offen ist - auch während der gesamten Simulationszeit auf 5V 
aufgeladen bleibt - so dass am Ende der Simu links 0V und rechts -5V 
liegen.

[Helmut S. (helmuts)]

Achim S. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> .....
>> Deshalb sind in Achims Schaltung am Anfang 5V
>> auf beiden Seiten des Kondensators.
>
> Was du schreibst klingt alles sehr überzeugend. Aber ich kann das
> Ergebnis meiner Simu leider immer noch nicht anders lesen als dass bei
> t=0:
>
> - das linke Ende des Kondensators auf +5V liegt (die grüne Kurve von
> V(in) starte bei 5V)
> - das rechte Ende des Kondensators auf 0V liegt (die blaue Kurve von
> V(out) startet bei 0V)
> - der Kondensator also zu Beginn auf 5V aufgeladen ist und - weil das
> rechte Ende offen ist - auch während der gesamten Simulationszeit auf 5V
> aufgeladen bleibt - so dass am Ende der Simu links 0V und rechts -5V
> liegen.

Hallo Achim,
danke für deine Hartnäckigkeit. Ich ziehe meine Aussage bezüglich der 0V 
DC-Spannung am Kondensator zurück und stimme deinem Ergebnis zu.
Ich habe bei meiner Überlegung übersehen, dass LTspice an alle Netze die 
keinen DC-Pfad nach Masse haben automatisch einen Widerstand von 
10^12Ohm nach Masse einfügt. Siehe mein Beispiel.

[Wolfgang (Gast)]

juergen schrieb:
> ...und warum funktioniert die Simulation nicht, wenn ich mit einem
> Kondensator die Spannung auskoppele, an dessen Ende keine Last
> angeschlossen ist?
>
> Dann kommt nämlich der Gleichspannungsanteil mit durch, als ob der
> Kondensator nur ein Draht wäre.

Du hast die Simulation nicht verstanden. Beim Start ist der Kondensator 
entladen und daran ändert sich ohne Lastwiderstand auch nichts. Das 
Potential an beiden Enden des Kondensators muss also gleich bleiben, 
egal was du am einen Ende treibst. Ohne Stromfluss sieht das bei reiner 
Betrachtung der Potentiale aus wie ein Draht. Alles gut.