Hallo zusammen, so mal rein aus Neugier ;-) : Wie gut schirmen ganzflächige Masseflächen innerhalb eines PCB Signale voneinander ab. Kann man das irgendwie einfach abschätzen, gut es schöne Simulationswerkzeuge? Jen
abschätzen kaum...einigermaßen simulieren geht zB mit COMSOL aber am ende hat das ganze eher was mit zauberei zu tun...zumindest tlw..
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Interessante Frage ... Wenn ich mir die Ausgabe von so einer Feldberechnung ansehen (siehe Anhang) würde ich sagen hervorragend, aber die in die Fläche induzierten Ströme erzeugen ja auch wieder ein Feld ... Vielleicht was ja einer der HF-Spezialisten hier mehr :-)
Ja. aber diese induzierten Stroeme wirken dem Feld entgegen. Und sind nur die Eindringtiefe tief. Was bedeutet, die Schirmung geht nicht auf Frequenz Null hinunter.
Für niedrige Frequenzen ist die Schirmung wieder sehr gut. Im HF Bereich ist sie allerdings in Abhängigkeit vom Skin Effekt durchlässsig. Die Kupferflächen sind ja nu in einem PCB nicht so wirklich dick ;-) Wobei hier echt mal ein paar Zahlen interessant wären, habe ich bisher auch noch nicht länger darüber nachgedacht ...
Nein, fuer niedrige Frequenzen verschwindet die Daempfung des magnetischen Feldes. Fuer niederfrequente Schirmeung ist daher Eisenblech besser geeignet als kupfer.
Zacc, wie kommst du eigentlich auf die Idee, dass es hier nur um Magnetfelder geht?
Bei niedrigen Frequenzen verschwindet das Feld, da wirkt die Kupferfläche ja wie eine Äquipotentialfläche. Das habe ich gefunden: Zahlen: Bei Kupferschichtdicke von 1um ergibt sich bei 100Mhz eine Felddämpfung von 75 dB Wie das wohl bei 100kHz aussieht?
"Abschirmen" heißt letztlich ja auch "Ableiten von Störströmen" und da kommmt wieder die Impedanz der Massefläche ins Spiel, die leider nicht 0 Ohm und nicht 0 Henry ist. Daß das mit dem Abschirmen nicht ganz so gut klappt, siehst du schon daran, daß eine Multilayer Platine oft mehrere Masseflächen enthält. Da kann zum Beispiel eine als Rückleiter für eine ganz fiese Clockleitung vorhanden sein. Würde diese nicht von den Clocksignalen verseucht, könnte man sie ja auch für andere Masserückströme verwenden, tut man aber nicht. Sie taugt aufgrund der Spannungsabfälle nicht nur nicht für andere Masserückströme, sondern sie kann sogar selbst als Störantenne wirken, gegen die man mit einer weiteren Massefläche abschirmen muß. Wie gut letztlich eine Massefläche abschirmt, hängt also von der konkreten Anwendung ab. Kai Klaas
Das ist ja genau Frage wie gut die Massefläche die einzelnen Signale voneinander Abschirmen :-) Das man mehrere nimmt ist ja alleine schon deswegen notwendig, damit man das Crosstalk-Limit mehrerer übereinaderliegender Leitungen nicht überschreitet. Allerdings ist es eigentlich so, dass die "löchrige" Abschirmung bei niedrigen HF-Frequenzen doch durch die begrenzte Leitfähigkeit des Kupfers kommt. Bei den kurzen Abmessung, die in einem PCB üblich sind könnte die Berehnung des Feldprogramms von oben mit den nahezu perfekten Schirmung stimmen. In einem PCB baut man schließlich keine Antennen. Oder liege ich mit der Einschätzung daneben?
Bei Stoerungen muss man immer beide Komponenten betrachten, die elektrische, und die magnetische. Nur weil man die eine Komponente in einer gewissen Anwendung besser schirmen kann, heisst das noch lange nicht, dass man gewonnen hat. Wenn's dumm geht, kommt die andere Komponente zum Tragen und macht den ganzen Aufwand fuer die andere Komponente wirkungslos. Mit einer elektrischen Schirmung, dh mit einem Leiter, kann man das E-Feld schirmen. Sobald aber Strome fliessen, koennen auch Stroeme induziert werden. Und diese Induktion passiert uber das magnetsche Feld. Das magnetische Feld induziert zwar Wirbelstroeme, die dem Feld entgegenwirken, es aber nicht in jedem Fall aufheben koennen.
Jens, sag doch mal, was für eine konkrete Anwendung du hast. Kai Klaas
Kai: Ich habe da keine spezielle Anwendung im Kopf ;-) Mich hat aber die Fragestellung interessiert, wie gut sich Signalleitungen innerhalb eines PCBs voneinander schirmen lassen. So mal aus theoretischer Sicht. Aber mit den Masserückströmen hast du natürlich Recht, zu einem gewissen Teil haben die natürlich auch Einfluß auf eine "Opferleitung", auch wenn ich bisher noch nie etwas von Crosstalk Problemen über Masseflächen hinweg gehört habe. Das Beispiel mit der fiesen Clock, spricht aber für ein PCB mit Designfehlern.
>Das Beispiel mit der fiesen Clock, spricht aber für ein PCB mit >Designfehlern. Nein, nein, das lernst du genau so in EMV-Kursen. Kai Klaas
Das wird dann aber zum Schutz der clock Leitungen gemacht, im Gegensatz zu Datenleitungen ist es ja für die Perfomanz des Systems wichtig, dass die mit möglichst wenig Jitter ankommen.
Hallo, die Schirmwirkung hängt sehr stark von den verwendeten Geometrien ab. (Lagenabstand Signallage zu Massefläche). Bei hohen notwendigen Schirmdämpfungen (z.B. Backplanes) wird immer noch zusätzlich mit "Schirmleitungen" auf der Signallage gearbeitet. Mit Durchkontaktierungen zur Masselage alle paar cm. (damit ein magnetisches Gegenfeld aufgebaut wird).
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So ich habe es mal für euch simuliert. GIF Animation gibt es im Anhang. Wie man sieht ist die Schirmung durch Masseflächen so gut, dass kein Feld nach außen dringt.
Welche Frequenz wird da getaktet? Wo liegt der Rückleiter zu dem pulsiereneden? könntest du das gleiche nochmal simulieren bei einem via das quer durch geht?
Coole Sache, wußte gar nicht dass es solche Software gibt. Bitte mehr davon :-D
sowas kann man mit ansoft hfss oder cst studio machen oder feko oder zig andere tools, überhaupt gar kein problem ;)
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