Software: FEM - Tutorial - Elektrostatik - Z88 - Ergebnisse

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Ergebnis-Aufbereitung

Wir haben nun mit unterschiedlichen Modellen in unterschiedlichen Programmen unterschiedliche Ergebnisse in Hinblick auf die elektrische Leiterzug-Kapazität [pF/m] in Bezug zur Massefläche einer Leiterplatte ermittelt:

• Im Verlaufe der Übung wurden als Bestandteil der einzureichenden Lösung die Antworten zu den einzelnen Kontrollfragen ermittelt und notiert.
• Hier nun der zusammengefasste Überblick zu den einzusendenden Ergebnissen:

1. FEMM-Modell mit hinreichend großem Luftraum (manuell erstellt):
   • Wie klein muss man die Maschengrößen für die Blöcke und Leitersegmente wählen, damit sich das Ergebnis der Kapazitätsberechnung praktisch nicht mehr ändert? Die getroffene Wahl ist anhand einer Versuchsreihe zu dokumentieren (Tabellen oder Grafiken), welche den Zusammenhang zwischen Maschengrößen und berechnetem Kapazitätswert widerspiegelt.
   • Mit den ermittelten "optimalen" Maschengrößen ist das Modell zu konfigurieren und abschließend zu simulieren.
   • Gegen welchem Betrag konvergiert der Wert für den vollständigen Kapazitätsbelag einer Leiterbahn in Bezug auf die Masse-Ebene im FEMM mit diesem Modell-Ansatz?
2. FEMM-Modell mit Open Boundary Condition (manuell erstellt)
   • Gegen welchem Betrag konvergiert der Wert für den vollständigen Kapazitätsbelag einer Leiterbahn in Bezug auf die Masse-Ebene im FEMM mit der Open Boundary Condition für den "unendlichen Luftraum"?
3. Modellbildung und -validierung mit Z88Aurora-Thermomodul:
   • Modell des homogenen Feldes zwischen Leiterzug und Masse:
     • Welche elektrische Kapazität besitzt die modellierte Geometrie laut Dimensionierungsgleichung?
     • Welcher Kapazitätswert ergibt sich anhand der Simulationsergebnisse aus der Definitionsgleichung?
   • Modell der Leiterplatte ohne Luftraum:
     • Welcher Kapazitätswert C in pF/m ergibt sich für den realen, kompletten Leiterzug anhand der Simulationsergebnisse ohne Luftraum?
     • Im Vergleich dazu ist mittels des FEMM-Modells der Kapazitätswert C in pF/m bei fehlender Luft zu ermitteln.
4. Komplettes Analyse-Modell (mit Workaround für Materialfehler)
   • Welcher Kapazitätswert C in pF/m ergibt sich für den realen, kompletten Leiterzug anhand der Simulationsergebnisse mit Z88Aurora?
   • Wie groß ist die prozentuale Abweichung zum Ergebnis auf Grundlage des geometrisch gleichen FEMM-Modells.
5. Welcher Wert für den Kapazitätsbelag des Leiterzugs stellt das glaubwürdigste Ergebnis dar?
   • Auf Grundlage obiger Zwischen-Ergebnisse ist der "tatsächliche" Wert der Leiterzug-Kapazität zu ermitteln.
   • Die Entscheidung ist zu begründen.

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