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Forum: Platinen Masseführung Grounplane Massevias


Autor: Informatiker (Gast)
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Also zuerst ich hab net soooo viel Ahnung von E-Technik und Platinen 
erstellung, eher schon von Microcontroller Programmierung, dennoch 
will(muß) ich mich jetztdaran versuchen. Das mit dem Schaltplan hab ich 
noch hingekriegt, aber das Layout bereitet mir einige Sorgen...

Also ich hab ne Multilayer Platine (4 Layer) mit ner Groundplane im 
Layer 3. Da soll ein HF und ein Digitalteil drauf. Der Hf Teil(1,3GHz) 
kommt auf den Layer 4 und wird von unten bestückt, er soll ja nahe an 
Masse liegen.
Jetzt hab ich aber 2 Fragen:

1. Die HF Bauteile haben ziemlich viele Masse Pins, die sollte ich über 
vias zum GNDPlane führen. Wieviele Vias sind da Sinnvoll? Pro Bauteil 
eine oder sollte ich da mehrere nehmen oder kommt das darauf an wie nahe 
die GND leitungen dann an den Signalleitungen der HF-Signale liegen.
Und noch was unter die Bauteile selber kommt in der GND Plane keine 
Masse oder?


2. Nachdem ich das HF Signal runtergemischt habe(90Mhz) will ich es 
durch den Masselayer(Layer 3) nach Top routen um hier eine A/D Wandlung 
durchzufühern. Wieviel um die via rum muß ich da aus dem Layer 3 frei 
lassen von GND? Hat das Signal durch die Via große Verluste?

Ich hoffe Ihr könnt mir da helfen für einen E-Techniker sind das 
wahrscheinlich popel Fragen , aber ich komm halt doch aus einer etwas 
anderen Ecke...

Für links zu dem Thema wäre ich auch sehr dankbar...

Autor: Uwe N. (ex-aetzer)
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Informatiker schrieb:
> Der Hf Teil(1,3GHz)kommt auf den Layer 4 und wird von unten bestückt, er
> soll ja nahe an Masse liegen.

Gibt es schon einen Lagenaufbau ? Bitte mal Posten. Bei Standard 
Lagenaufbauten ist "nah" relativ. Relativ weit weg ;-)
D.h. deine LB werden bei z.B. 50 Ohm ziemlich breit. Wenn du nur wenige 
kritische Verbindungen hast (z.B. eine Antennenleitung), ist das aber 
i.d.R. ok. Hast du mehr, wird es schnell unpraktisch.
Wie breit sollen deine LB's (die 50 Ohm HF Signale) werden ?

Ich gehe zumindest mal davon aus, das du Impedanzen benötigst.

> 1. Die HF Bauteile haben ziemlich viele Masse Pins, die sollte ich über
> vias zum GNDPlane führen. Wieviele Vias sind da Sinnvoll? Pro Bauteil
> eine oder sollte ich da mehrere nehmen ...

Naja, bei HF ist es von Vorteil die GND-Anbindungen so niederinduktiv 
wie möglich zu machen. Deshalb mehrere Vias, hier sollte man nicht 
geizig sein.

Schau dir mal typische HF-Platinen an, die sehen stellenweise wie ein 
Sieb aus ;-)


> ... oder kommt das darauf an wie nahe
> die GND leitungen dann an den Signalleitungen der HF-Signale liegen.

Ja, das ist der endscheidende Punkt für Impedanzen. Grob gesagt, umso 
näher dein GND an eine Signalleitung kommt (dabei ist es egal, ob GND 
neben dem Signal oder in einer Nachbarlage liegt), desto kleiner wird 
die Impedanz.

Wenn du hier deinen Lagenaufbau und eine Info, welche Impedanzen du 
brauchst, postest, dann kann ich dir morgen sagen, welche LB-Geometrien 
du im CAD-System zuweisen musst. Es gibt allerdings auch einige frei im 
Netz erhältliche sog.Impedanz-Solver, da kannst du, wenn du willst, 
deine Geometrien selber ausrechnen (lassen).

> Und noch was unter die Bauteile selber kommt in der GND Plane keine
> Masse oder?

Nein, lass das lieber. Du erzeugst damit Schlitze in die Plane. Das ist 
unter Umständen kontraproduktiv (wenn man hier nicht weiß, was man 
macht).

> Hat das Signal durch die Via große Verluste?

Der (fast) unvermeidliche Impedanzsprung am Via lässt sich evtl. an 
einem potenten Oszi in Form von Reflexionen nachweisen. Das Via sieht 
aus Sicht des Signals schon wie eine Störstelle aus.
Aber das ganze wird gerne mal überbewertet. ;-)
Allgemein würde ich sagen, bei den 1.3GHz Signalen solltest du Vias 
vermeiden - solange es geht. Bei 90MHz sollte ein Via im Signalpfad 
akzeptabel sein.

By the Way: reden wir über steilflankige HF-Signale (digital) oder eher 
"analoge" HF (Sinusartig) ?

Vielleicht findest du diesen Link interessant:
http://www.altera.com/technology/signal/board-desi...

oder, wenn du es "staubtrocken" magst:
http://www.emv.biz/downloads/fachartikel/

hier muss man sich zwar registrieren lassen, das ist aber kostenlos und 
die Artikel sind in Deutsch.

Gruss Uwe

Autor: Informatiker (Gast)
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Danke,

du hast mir wirklich schon sehr weitergeholfen, besonders mit den GND 
vias da war ich mir sehr unsicher, wie gesagt ich mach das zum ersten 
mal mit HF und obwohl ich schon viel drüber gelesen habe, wollte ich 
sichergehen ob das so einigermaßen richtig ist was ich mir da jetzt 
angeeignet habe.
Im übrigen sind es analog Signale also Sinusförmig, d.h. die 
Flankensteilheit ist "relativ" gering, und da deauf kommt es ja an wenn 
ich mich richtig erinnere. Je steiler desto geringer die Länge der 
Leiterbahn, und desto gerader die Geometrie.
Also die Leiterbahnbreite hatte ich schonmal gerechnet, leider sind 
meine Layer ziemlich dick 0.51 mm , sodass ich bei 35µm Kupfer und 
er=3,55 auf etwa 1,1 mm für die Streifenleiter komme. Impedanz 50Ohm...


Und da hab ich gleich noch eine Frage?  Da die Streifenleiter ja 
ziemlich dick sind, aber ich pins habe die nen kleineren Pitch. Wie 
komme ich da ran? Ich meine da hab ich doch dann ne Impedanzverletzung 
wenn ich kleiner werde. Also ich denke mir bis kurz vorher den 
Streifenleiter auf 1,1mm lassen und dann ganz kurz mit ner kleineren 
breite zum Pin.
Und dann hab ich da noch so nen Stecker an dem die HF Signale reinkommen 
der hat auch nen kleinen Pitch, aber die Pins rechts und links neben dem 
an dem die HF rauskommt sind nich belegt. Kann ich da mit dem 
Streifenleiter ran auch wenn ich eventuell die Pads dieser pins berühre, 
oder wär das eher nachteilig.

Danke für eure Hilfe, und danke für die Links Uwe. Wenn ich ein Stückel 
weiter gelayoutet habe, stell ichs auch mal hoch, vllt gibts dann ja 
noch ein 2 Sachen die euch auffallen.

Autor: Uwe N. (ex-aetzer)
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Informatiker schrieb:
> ... d.h. die Flankensteilheit ist "relativ" gering, und da deauf kommt
> es ja an wenn ich mich richtig erinnere. Je steiler desto geringer die
> Länge der Leiterbahn, und desto gerader die Geometrie.

So ganz habe ich den Satz nicht verstanden. Ich versuch es mal 
umzuformulieren, vielleicht meintest du ja dies:
Je steiler die Flanken, umso wichtiger wird die Impedanzkontrollierte 
Auslegung der LB's, um die Signalintegrität zu wahren.
Impedanzen haben aber primär nichts mit der Länge der LB's zu tun. Man 
kann aber sagen, das sehr kurze Verbindungen keine Impedanz benötigen.
Impedanz = Scheinwiderstand = kein Ohmscher Widerstand

> Da die Streifenleiter ja ziemlich dick sind, aber ich pins habe die nen > 
kleineren Pitch. Wie komme ich da ran? Ich meine da hab ich doch dann ne > 
Impedanzverletzung wenn ich kleiner werde. Also ich denke mir bis kurz
> vorher den Streifenleiter auf 1,1mm lassen und dann ganz kurz mit ner
> kleineren breite zum Pin.

Ja leider, anders geht es kaum. Um den Impedanzsprung soweit wie möglich 
zu reduzieren, kann man die LB-Breiten möglichst nahe an die Geometrie 
der Pins anpassen. Das bedeutet aber, das du keinen Standard-Aufbau der 
LP verwenden kannst, besser (aber auch teurer) ist ein Individuell 
geplanter.

> Und dann hab ich da noch so nen Stecker an dem die HF Signale reinkommen
> der hat auch nen kleinen Pitch, aber die Pins rechts und links neben dem
> an dem die HF rauskommt sind nich belegt. Kann ich da mit dem
> Streifenleiter ran auch wenn ich eventuell die Pads dieser pins berühre,
> oder wär das eher nachteilig.

Das würde ich auf keinen Fall machen. Das ergibt eine richtig böse 
Störstelle, da die beiden Pins nicht terminiert sind ! D.h. das 
HF-Signal läuft so auch über die beiden freien Leitungen und werden am 
Leitungsende zu 100% reflektiert (Totalreflextion), wo soll auch die 
Leistung hin ?
Du hättest also mit Signalreflexionen und mit einer stark überhöhten 
Signalamplitude zu kämpfen.

Gruss Uwe

Autor: Informatiker (Gast)
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Danke du hast mir echt geholfen. Und zum Punkt 1 da hast du vollkommen 
Recht, das hab ich gemeint vllt. hab ichs ein wenig unglücklioch 
formuliert.

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