Forum: Platinen Optimale Platzierung Testpunkt


von Jens S. (Gast)


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Hallo Leute,

habe keine kurze Frage zur Platzierung von Testpunkten im Layout.

Ich habe eine SPI Schnittstelle mit 10-20 MHz und werde im Layout 
Testpins (Debugging mit Scope) vorsehen.

Wie platziere ich die Pins am besten? (Begründung!)
- an die Leitung mit kurzer Stich-Verbindung?
- direkt in die Leitung hinein? Beeinflusst die Bohrung das Signal im 
Betrieb wenn kein Messtift bestückt ist?
- andere Lösung??

Ich hoffe es gibt eine eindeutige Antwort :)

Gruß
Jens

PS: dass der Anschluss für die Masse der Messung in der Nähe liegen 
sollte ist selbstverständlich

von Falk B. (falk)


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@Jens S. (Gast)

>Ich habe eine SPI Schnittstelle mit 10-20 MHz und werde im Layout
>Testpins (Debugging mit Scope) vorsehen.

Die Frequenz ist nebensächlich, entscheidend ist die Anstiegszeit, siehe 
Wellenwiderstand.

>- an die Leitung mit kurzer Stich-Verbindung?
>- direkt in die Leitung hinein? Beeinflusst die Bohrung das Signal im
>Betrieb wenn kein Messtift bestückt ist?

Ist hier egal, beides funktioniert prima. Soooo tierisch HF-mäßig ist 
das alles noch lange nicht.

von Jens S. (Gast)


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Hallo! Danke für deine Antwort!

Mir geht es eher ums Prinzip und ich wollte hier keine spezifischen 
Angaben zu den verwendeten Chips machen. Die Frage bezieht sich 
allgemein auf Chips (uC, Speicher, Sensoren, etc) unserer und sollte 
unabhängig von Zahlenwerten beantwortbar sein ;)
Ich habe mir die Frage schon bei anderen Designs gestellt mit externem 
SDRAM dessen Interface mit bis zu 533 MHz (DDR3) läuft.
Bisher hat einfach immer funktioniert, aber ich wollte diese 
Ungewissheit mal ablegen.

von Falk B. (falk)


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@Jens S. (Gast)

>Angaben zu den verwendeten Chips machen. Die Frage bezieht sich
>allgemein auf Chips (uC, Speicher, Sensoren, etc) unserer und sollte
>unabhängig von Zahlenwerten beantwortbar sein ;)

Nö.

>Ich habe mir die Frage schon bei anderen Designs gestellt mit externem
>SDRAM dessen Interface mit bis zu 533 MHz (DDR3) läuft.
>Bisher hat einfach immer funktioniert, aber ich wollte diese
>Ungewissheit mal ablegen.

Dann hast du rein gar nichts verstanden :-(

Dass bei 533 MHz die Dinge ETWAS anders liegen als bei 20 MHz dürfte 
einem auch ohne Hochschulabschluss dämmern.

von Jens S. (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Nö.

Was bei hohen Frequenzen funktioniert, sollte doch bei geringeren 
Frequenzen nicht schlecht sein?
Bin nach wie vor der Meinung dass meine Einfache Frage unabhängig von 
Zahlenwerten beantwortbar ist.


> Dann hast du rein gar nichts verstanden :-(
Bitte langsam!


Wie du willst, beispielsweise Zahlenwerte eines verwendeten Chips:

Micron MT41J64M16JT, 533 MHz, Slew Rate Single Ended Signals (z.B. 
Datenbus): 2.5 - 5.0 V/ns

von Falk B. (falk)


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@ Jens S. (Gast)

>Was bei hohen Frequenzen funktioniert, sollte doch bei geringeren
>Frequenzen nicht schlecht sein?

Das stimmt meistens.

>Bin nach wie vor der Meinung dass meine Einfache Frage unabhängig von
>Zahlenwerten beantwortbar ist.

Nein. Bei Anstiegszeiten unter 1ns sollte man schon aufpassen. Eine 5mm 
Stichleitung kann man sich da vielleicht nocht leisten, mehr würde ich 
aber nicht wagen.

>Wie du willst, beispielsweise Zahlenwerte eines verwendeten Chips:

>Micron MT41J64M16JT, 533 MHz, Slew Rate Single Ended Signals (z.B.
>Datenbus): 2.5 - 5.0 V/ns

Das macht im schlimmsten Fall 0,5 ns Anstiegszeit bei 2,5V 
Nominalspannung (Oder sind es gar nur 1,8V?)

Da wäre ich schon ZIEMLICH vorsichtig! 0,5ns sind 75mm Leitungslänge, 
d.h. ab ca. 12mm gehen Probleme mit Reflektionen los.

von Georg (Gast)


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Jens S. schrieb:
> Bin nach wie vor der Meinung dass meine Einfache Frage unabhängig von
> Zahlenwerten beantwortbar ist.

Da muss ich mich leider der Beurteilung anschliessen, dass du rein 
garnichts verstanden hast. SELBSTVERSTÄNDLICH gibt es eine Frequenz, ab 
der z.B. eine Stichleitung nicht mehr funktioniert, das hängt aber nicht 
nur von der Frequenz ab, sondern von der Länge der Stichleitung, der 
Lage des Abzweigs, dem Lagenaufbau der Schaltung, dem Bohrdurchmesser 
(wieso überhaupt eine Bohrung, das ist praktisch immer negativ), der 
Kupferdicke - also ohne Zahlenwerte ist die Fragestellung purer Nonsens. 
Und die Vorstellung, bei 533 MHz würde sich eine Schaltung genauso 
verhalten wie bei 20 MHz ist für jeden oberhalb Hauptschulabschluss 
unwürdig.

Georg

von Jens S. (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Nein. Bei Anstiegszeiten unter 1ns sollte man schon aufpassen. Eine 5mm
> Stichleitung kann man sich da vielleicht nocht leisten, mehr würde ich
> aber nicht wagen.

Kann ich daraus schließen, dass deiner Meinung nach die Platzierung "in 
der Leiterbahn" (siehe Abb.) zu bevorzugen ist?


> Das macht im schlimmsten Fall 0,5 ns Anstiegszeit bei 2,5V
> Nominalspannung (Oder sind es gar nur 1,8V?)
FYI: DDR3 läuft mit 1.5V Pegeln.

von Jens S. (Gast)


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Georg schrieb:
> Jens S. schrieb:
>> Bin nach wie vor der Meinung dass meine Einfache Frage unabhängig von
>> Zahlenwerten beantwortbar ist.
>
> Da muss ich mich leider der Beurteilung anschliessen, dass du rein
> garnichts verstanden hast. SELBSTVERSTÄNDLICH gibt es eine Frequenz, ab
> der z.B. eine Stichleitung nicht mehr funktioniert, das hängt aber nicht
> nur von der Frequenz ab, sondern von der Länge der Stichleitung, der
> Lage des Abzweigs, dem Lagenaufbau der Schaltung, dem Bohrdurchmesser
> (wieso überhaupt eine Bohrung, das ist praktisch immer negativ), der
> Kupferdicke - also ohne Zahlenwerte ist die Fragestellung purer Nonsens.
> Und die Vorstellung, bei 533 MHz würde sich eine Schaltung genauso
> verhalten wie bei 20 MHz ist für jeden oberhalb Hauptschulabschluss
> unwürdig.
>
> Georg

Ich wollte eben vermeiden, dass dieses Thema abtrifftet in 
Detaildiskussionen, was es aber schon tut.
Die frage war, wie Testpins mit Bohrungen optimal platziert werden 
sollen.

von Wolfgang (Gast)


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Georg schrieb:
> SELBSTVERSTÄNDLICH gibt es eine Frequenz, ab
> der z.B. eine Stichleitung nicht mehr funktioniert, das hängt aber nicht
> nur von der Frequenz ab, sondern von der Länge der Stichleitung

Schon wenn man die Länge der Stichleitung auf die Wellenlänge der 
Frequenz normiert, relativiert sich die Aussage.

von Gerd E. (robberknight)


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Jens S. schrieb:
> Die frage war, wie Testpins mit Bohrungen optimal platziert werden
> sollen.

Das hängt von der Frequenz ab.

Bei 20 MHz geht beides, bei 533MHz solltest Du Bohrung und Stichleitung 
vermeiden. Die genaue Form hängt dann stark davon ab was für einen 
Tastkopf Du da wie dranbekommen willst.

von Falk B. (falk)


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@ Jens S. (Gast)

>> Nein. Bei Anstiegszeiten unter 1ns sollte man schon aufpassen. Eine 5mm
>> Stichleitung kann man sich da vielleicht nocht leisten, mehr würde ich
>> aber nicht wagen.

>Kann ich daraus schließen, dass deiner Meinung nach die Platzierung "in
>der Leiterbahn" (siehe Abb.) zu bevorzugen ist?

In DIESEM Fall JA. Denn deine 20 MHz SPI kommen wahrscheinlich von einem 
STM32 oder ähnlichem IC, der, wenn man die IOs sinnvoll konfiguriert, 
Anstiegszeiten im Bereich von 5ns hat. Dabei sind 5mm Stichleitungen 
problemlos, selbst 20-30mm wird man nicht negativ messen.

>> Das macht im schlimmsten Fall 0,5 ns Anstiegszeit bei 2,5V
>> Nominalspannung (Oder sind es gar nur 1,8V?)
>FYI: DDR3 läuft mit 1.5V Pegeln.

Noch schlimmer, denn dann ist der Pegel bei 5V/ns schon in 300ps 
erreicht, sprich 300ps Anstiegszeit (worst case)! Da würde ich mich 
langsam anschnallen und JEDE Stichleitung vermeiden! Und auch so einen 
Monster "Testpunkt" (der gar keiner ist, denn die haben keine Bohrung) 
würde ich mir dreimal überlegen. Meisten versucht man, die ohnehin 
vorhandenen VIAs in den Leitungen gleichzeitig als Testpunkte zu nutzen, 
geht aber nicht immer. Wenn, dann möglichst kleine Testpunkt direkt in 
der Leitung, noch besser am Ende.

von Falk B. (falk)


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@ Gerd E. (robberknight)

>> Die frage war, wie Testpins mit Bohrungen optimal platziert werden
>> sollen.

>Das hängt von der Frequenz ab.

Nein, der Anstiegszeit, siehe Wellenwiderstand.

Logischerweise MUSS die Anstiegszeit bei 533 MHz deutlich kürzer als bei 
20 MHz sein.

von Jens S. (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> In DIESEM Fall JA. Denn deine 20 MHz SPI kommen wahrscheinlich von einem
> STM32 oder ähnlichem IC, der, wenn man die IOs sinnvoll konfiguriert,
> Anstiegszeiten im Bereich von 5ns hat. Dabei sind 5mm Stichleitungen
> problemlos, selbst 20-30mm wird man nicht negativ messen.
>
>[...]
>
> Noch schlimmer, denn dann ist der Pegel bei 5V/ns schon in 300ps
> erreicht, sprich 300ps Anstiegszeit (worst case)! Da würde ich mich
> langsam anschnallen und JEDE Stichleitung vermeiden! Und auch so einen
> Monster "Testpunkt" (der gar keiner ist, denn die haben keine Bohrung)
> würde ich mir dreimal überlegen. Meisten versucht man, die ohnehin
> vorhandenen VIAs in den Leitungen gleichzeitig als Testpunkte zu nutzen,
> geht aber nicht immer. Wenn, dann möglichst kleine Testpunkt direkt in
> der Leitung, noch besser am Ende.


Danke für die Hinweise! Das hat mir zumindest mehr Gewissheit gebracht, 
dass der Aufwand den ich für die schnellen Digitalen Signale ohnehin 
schon treibe tatsächlich nötig ist.
Natürlich verwende ich beim DDR3 Design keine Messpunkte mit Bohrungen. 
Das ist schon allein wegen dem Platzbedarf der Bohrung auf allen Lagen 
unsinnig, da das Routing auch so schon reichlich kompliziert ist.
Ich werde also weiterhin bei solchen Signalen Pads IN der Leitung 
setzen.

Für einfache "Basteleien" wie dem genannten SPI ist es allerdings 
erfreulich, dass Ihre keine Probleme bei Stichleitungen seht. So können 
Messstifte platziert werden, dass sie per Oszilloskop leichter 
zugänglich sind.

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