Eagle Layout überprüfen -> ATMega88 hält Spannung nicht

[Thorben F. (thorben_f)]

Hallo,

ich lese hier nun schon seit geraumer Zeit mit und habe die längste Zeit 
auf Lochrasterplatinen gelötet.
Nun stelle ich seit einigen Wochen mit der Direkt-Toner-Methode 
Leiterplatten her, was erstaunlich gut und ordentlich funktioniert.

Das angehängte Layout soll lediglich einen I2C Master bilden und eine 
Funkstrecke aufbauen können.

5V über MiniUSB gehen rein, werden zusammen mit dem I2C an drei 
Pfostenstecker weitergegeben (für drei Slaves). Der ATMega88 und das 
RFM12 laufen mit Linearregler auf 3.3V. So weit so gut.

Nun ist es leider so, dass sowohl der MC als auch das FRM12 Modul 
offenbar nicht genug Spannung haben. Am MC merke ich das an einer LED, 
die viel zu schwach leuchtet (ich messe ca. 1.8V am Ausgang), das 
Funkmodul hat eine stark eingeschränkte Reichweite und empfängt nur 
sporadisch.


Softwareseitig bin ich mir zu 90% sicher, dass alles OK ist (da vorher 
auf Steckbrett ausprobiert).

Es deutet m.E. nach alles auf einen Minikurzschluss hin, den ich aber 
nicht finde.
Kann man anhand des Layouts bereits einen Fehler erkennen, der die 
Symptome erklären würde?

Herzlichen Dank!

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

Wie machst du mit einem 5V Spannungsregler 3,3V?
Warum sind dei beiden 100n-Kondensatoren am Ausgang des Reglers 
angeschlossen? Ich mach da immer einen davon an den Eingang...

> Am MC merke ich das an einer LED,
> die viel zu schwach leuchtet (ich messe ca. 1.8V am Ausgang)
Was misst du an Vcc?
Welchen Strom muß der Port liefern?

Warum hast du nirgends einen Entkopplungskondensator am uC?

EDIT, ich sehe gerade: C1 und C2 müssen sich die Arbeit "uC-Entkopplung" 
und "Spannungsregler" heraussuchen...  ;-)

[Thorben F. (thorben_f)]

Hab keinen 3.3 Spannungsregler gefunden bei Eagle...ist aber natürlich 
einer verbaut.
Die zwei Kondensatoren am Ausgang des Spannungsreglers bestehen aus 
einmal einen für den Regler und einen für den MC.

An VCC liegen 5V an, nach dem Spannungsregler sinds 3.3V. Von daher 
passt es also.
Der Strom den der Port liefern muss kenne ich nicht, aber da bis jetzt 
nur eine 3mm LED dranhängt sollte das passen...

[Korax K. (korax)]

Thorben F. schrieb:
>
> An VCC liegen 5V an, nach dem Spannungsregler sinds 3.3V. Von daher
> passt es also.
>

Sind 1,7 V als Differenz über den Linearregler nicht zuwenig? Ich könnte 
mir vorstellen, daß die 3,3V zusammenbrechen wenn Strom gefordert wird. 
Probier mal eine höhere Eingangsspannung aus; >6V.

VG korax

[Micha (Gast)]

Thorben F. schrieb:
> Die zwei Kondensatoren am Ausgang des Spannungsreglers bestehen aus
> einmal einen für den Regler und einen für den MC.
Dann solltest du die unbedingt auch entsprechend platzieren, nämlich 
direkt dort wo sie gebraucht werden: möglichst an den Pins des 
entsprechenden ICs.

Der Linearregler möchte auch am Eingang einen Kondensator haben.

Fra Nk schrieb:
> Sind 1,7 V als Differenz über den Linearregler nicht zuwenig?
Für den 7805 trifft das auf jeden Fall zu. Siehe Datenblatt.

[Dirk (Gast)]

Hallo,

da fehlt ne Masseleitung bzw C2 haengt in der Luft. Schalte mal Layer 16 
ab, dann siehst Du Layer19 (unrouted) besser. Ist C2 offen, weil C1 und 
C2 parallel liegen am Eingang zum L7805, am Ausgang fehlt ein 
Kondensator

[Justus S. (jussa)]

Dirk schrieb:
> Hallo,
>
> da fehlt ne Masseleitung bzw C2 haengt in der Luft. Schalte mal Layer 16
> ab, dann siehst Du Layer19 (unrouted) besser. Ist C2 offen, weil C1 und
> C2 parallel liegen am Eingang zum L7805, am Ausgang fehlt ein
> Kondensator

das dürfte über das Shield des USB-Steckers verbunden sein sollen...

[Micha (Gast)]

Dirk schrieb:
> weil C1 und C2 parallel liegen am Eingang zum L7805, am Ausgang fehlt ein
> Kondensator
Ich würde sagen die beiden hängen am Ausgang und am Eingang fehlt einer. 
Außerdem dürfen die Leiterbahnen zur Versorgung durchaus dicker 
ausfallen. Wenn die so dünn sind ist die Platzierung der Block-C's um so 
wichtiger. Siehe dazu auch auf Lothar's Seite: 
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/14-Entkopplung. Der GND-Pin 
vom 7805 darf auch gerne besser angebunden sein und die Masseinsel in 
der C2 liegt ist unnötig.

[Micha (Gast)]

C4 & C5 dürften auch bei weitem nicht das erreichen was sie könnten oder 
vielleicht sogar sollten... -> o.g. Seite

[Thorben F. (thorben_f)]

OK, herzlichen Dank für das ganze Feedback.

Also, habe die Spannung am Eingang erhöht -> keine Veränderung. Der 
Spannungsregler arbeitet also korrekt.

Die Seite zur Entkopplung habe ich mir angeschaut, aber - um ehrlich zu 
sein - ich verstehe es anhand dieser Beispiele nicht richtig.
Ich studiere im 3. Semester Elektrotechnik und bei uns hat ein Knoten 
überall die selbe Spannung. Also sollte es auch egal sein, wo ein 
Kondensator liegt, denn geladen oder entladen wird er so oder so. Mir 
ist schon klar, dass das idealisiert ist, aber kann es denn wirklich so 
einen großen Unterschied machen, ob der Kondensator ganz nah an den 
richtigen Pins ist oder weiter weg?

Im Anhang eine aktualisierte Version, mit fehlendem C am Eingang des 
Spannungsreglers.

Beispiel C5, den ich nicht versetzt habe. Muss doch völlig egal sein, ob 
der so wie hier liegt, oder ganz links vor den drei Pin Headern!?

Sorry, aber bitte um Aufklärung...

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

Thorben F. schrieb:
> Also, habe die Spannung am Eingang erhöht -> keine Veränderung.
> Der Spannungsregler arbeitet also korrekt.
Du hast also eine Vcc von 3.3V, erst dann arbeitet der Regler korrekt.

> Ich studiere im 3. Semester Elektrotechnik und bei uns hat ein Knoten
> überall die selbe Spannung.
Ja, aber in der Praxis gilt:

Each mm has its nH.

Da besteht also so eine Leitung aus vielen kleinen Spulen und 
Kondensatoren, und jeder mm Leitung kann überschlägig mit 1nH 
Induktivität angesetzt werden.

> aber kann es denn wirklich so einen großen Unterschied machen,
> ob der Kondensator ganz nah an den richtigen Pins ist oder weiter weg?
Ja. Geh mal zum EMV-Messen... :-o

> Sorry, aber bitte um Aufklärung...
Ohne Witz: hast du den Link im 
Beitrag "Re: Eagle Layout überprüfen -> ATMega88 hält Spannung nicht" nicht 
gesehen?

[Thorben F. (thorben_f)]

Klar hab ich mir den Link angeschaut! ;)

Im Ernst, so richtig blicken tu ichs nicht. Also hier im Anhang der 
nächste Versuch.
Die Kondensatoren liegen jetzt weitestgehend im Stromfluss.

Geht das in die richtige Richtung?

[Thorben F. (thorben_f)]

Noch eine Frage:
Besser Folien- oder Kermikkondensatoren?

[Floh (Gast)]

Noch ne Anregung:
Dein i2c-Bus läuft mit 5V, dein mega88 aber mit 3.3V.
Also gehen dir wahrscheinlich irgendwann die Schutzdioden /Eingänge des 
uc kaputt.
Du brauchst daher einen Pegelwandler für den i2c, im einfachsten Fall 
sind das 2 Mosfets.

[Thorben F. (thorben_f)]

@Floh

hmm...dachte das wäre kein Problem, weil der Mega88 ja auch für 5V 
ausgelegt ist! Kann doch dann nicht kaputt gehen, nur weil er in diesem 
Fall mit 3.3V läuft.
Von den Pegeln her müsste es auch klappen, der I2C ist ja active-low.

[Michael H. (michael_h45)]

Thorben F. schrieb:
> Kann doch dann nicht kaputt gehen, nur weil er in diesem
> Fall mit 3.3V läuft.
sicher...

[Floh (Gast)]

In der Spezifikation steht
max Uin = Vcc +0.7V
Vcc ist in deinem Fall 3.3V. Es passt also nicht.
Dein Eingang sieht ja mit Clampdiode so aus (prozessorintern):

Pin ----|>|-----Vcc

Also wird die Überspannung auf die Vcc umgeleitet. Wenn der Strom aber 
größer als ca 1mA wird, zerlegts die Diode.
Daher -> Pegelwandler.

[Floh (Gast)]

Lässt sich ja recht einfach aufbauen:
http://www.nxp.com/news/backgrounders/bg_esc9727/index.html

[Michael (Gast)]

Den RFM12 hätte ich auch auf die Unterseite verbannt. Platz ist da ja 
genügend.

Und zum Thema I2C-Bus: Naja, da fehlt halt der Pegelwandler (5V - 3V3) 
und der wird vielleicht auch für das Zusammenbrechen der Spannung 
verantwortlich sein. Sind immerhin 1 V mehr als der Atemga (der läuft ja 
mit 3V3) so sehen darf und das dürfte zu nem hohem Stromfluss führen. 
Was ich mich grad so frage: Warum hat man, wenn man schon I2C mit 5V 
verwendet, dem Atmega nur 3V3 spendiert? Das macht nicht wirklich Sinn.

[Thorben F. (thorben_f)]

Vielen Dank für die ganzen hilfreichen Tipps! Ich werde das beim 
nächsten Design berücksichtigen!

Klasse Forum!