7.2 Einander kreuzende Leiterbahnen



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7.2 Einander kreuzende Leiterbahnen

 

Das Diskretisierungsgitter und die Isoflächendarstellung in Abbildung 7.4 zeigen eine typische Anordnung, welche ein intrinsisch dreidimensionales Problem darstellt, aber trotzdem gerne mit zweidimensionalen Simulatoren durch zwei um versetzte Schnitte berechnet wird. Es soll nun gezeigt werden, daß es unzulässig ist, zweidimensionale Berechnungen für diese Problemstellung zu verwenden.

Die Abbildung 7.4 zeigt nur ein Viertel des Diskretisierungsgitters der Anordnung. Man kann sich die Anordnung der Leiterbahnen um die vordere und linke vertikale Begrenzungsebene gespiegelt fortgesetzt denken. Für dieses Dreileiterproblem zweier einander kreuzende Leiterbahnen und eine Erdungsfläche sind drei Kapazitäten zu berechnen. Die Grundfläche des gezeigten Gitters ist und die Höhe des Gitters ist .

  
Abbildung 7.4: Gitter und Potentialverteilung für den zweiten Lauf

Die dreidimensionale Rechnung ergibt für die Koppelkapazität zwischen beiden Leiterbahnen . Für die Kapazitäten zwischen unterer (2) bzw. oberer Leiterbahn (3) und Erdungsfläche (1) ergeben sich bzw. .gif

Die zweidimensionale Rechnung soll die gekrümmte obere Leiterbahn (3) in Längsrichtung schneiden. Die zweidimensionalen Ergebnisse sind durch

gegeben.

Die Breite des oberen Leiters beträgt , und die Länge des unteren Leiters beträgt . Die Umrechnung auf die Länge die Erdungsfläche mit ergibt unter Berücksichtigung des Symmetriefaktors 2, Werte von , und . Legt man einen Schnitt quer zu Leiterbahn (3) in die Symmetrieachse, und rechnet man hier die Kapazität , und bezieht man den berechneten Wert auf einen Plattenkondensator der Länge in , so erhält man einen Korrekturfaktor von 0.70. Um einen Korrekturfaktor zwischen Leiter (3) und Erdungsfläche (1) zu finden, läßt man Leiter (2) weg, und berechnet einen Korrekturfaktor von in der Art, wie gerade gezeigt wurde, wobei für die gekrümmte Leiterbahn ein mittlerer Abstand von der Erdungsfläche verwendet wurde. Damit ergeben sich die korrigierten Kapazitäten zu:

Bei Anwendung dieser einfachen Korrektur ergeben sich Fehler von , und gegenüber dem dreidimensionalen Ergebnis. Trotz einer in zwei Richtungen symmetrischen Anordnung war es also nicht möglich, durch zweidimensionale Feldberechnungen, akzeptable Ergebnisse zu erhalten.



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Martin Stiftinger
Fri Nov 25 16:50:24 MET 1994