Allgemeine Fragen bzgl. EMV und Layout

[Mille (Gast)]

Hallo,

nach dem Durchlesen div. Literatur sind noch ein paar Fragen offen,
vielleicht könnt ihr mir ja weiterhelfen:

- Wie wirkt die Ground-Plane bezüglich Crosstalk-Effekte aus?
Grundsätzlich hat man ja eine Stromschleife durch Hin- und Rückleitung
eines Pfades, die eine gewisse Induktivität (abhängig von der Fläche und 
Leitungsinduktivität) darstellt und somit zwischen zwei Stromschleifen 
wie ein Übertrager wirkt undein Übersprechen stattfindet.
Die GND-Plane verringert ja die Induktivität der Stromrückleitung... 
verringert sie auch die Fläche der Leiterschleife?

Wie sieht es mit der kapazitiven Kopplung zwischen zwei Signalen aus 
(führt ja auch zu Übersprechen von hohen Frequenzen aufgrund der kleinen 
Impedanz in diesem Bereich)? Hilft da die GND-Plane?

- Macht es Sinn neben den Abblockkondensator auch noch Ferrite seriell 
in die Versorungsleitungen zu platzieren, um das EMV-Verhalten zu 
verbessern?
Geht es bei den Ferriten darum, dass sie aufgrund der steigenden 
Impedanz bei hohen Frequenzen hochfrequente Störungen (Spikes) nicht 
durchlassen? Was für Auswirkungen haben die Ferrite sonst (z.B. 
Spannungsabfall)?
Wie dimensioniert man die Ferrite für eine entsprechende Schaltung?

Eine sehr grundlegende Sache, die mir aber nicht klar ist:
--> "Keep in mind that return currents can also use the VDD 
system/plane"
Wieso kann den rückfließender Strom auch über die VDD-Plane und nicht 
nur über die GND-Plane abfließen?

lg

[Alex H. (hoal)]

Mille schrieb:
> Die GND-Plane verringert ja die Induktivität der Stromrückleitung...
> verringert sie auch die Fläche der Leiterschleife?

Zu dieser Frage:
http://www.hottconsultants.com/pdf_files/june2001pcd_mixedsignal.pdf

[Uwe (Gast)]

Servus Mille,

> - Wie wirkt die Ground-Plane bezüglich Crosstalk-Effekte aus?

Wenn zwischen 2 parallel verlaufenden Signalen (eins zb. auf BS und 
eines in Layer i3) eine GND Plane ist, dann ist der Crosstalk äusserst 
gering.
Liegen die beiden Signale auf einer Lage, so wirkt sich die GND Plane 
auf Crosstalk nur gering aus.
Um Probleme mit Crosstalk zu verringern kann man erstmal nur den Abstand
zwischen den Signalen vergrössern (der sog. Koppel-Abstand) und die 
Strecke, innerhalb derer die Signale parallel liegen verkleinern (die 
sog. Koppel-Länge).
Grossen Einfluss hat auch die Flankensteilheit der Signale (umso steiler 
umso schlimmer ...), als Layouter hat man hierauf i.d.R. keinen 
Einfluss.


> Die GND-Plane verringert ja die Induktivität der Stromrückleitung...

Die GND Plane ist doch der Rückleiter !


> verringert sie auch die Fläche der Leiterschleife?

Die Fläche der Leiterschleife ist auch eine Frage der beteiligten 
Frequenzen. Bei geringen Frequenzen verläuft der Rückstrom gemäss dem 
Ohm'schen auf dem kürzesten Weg.
Bei hohen Frequenzen verläuft er direkt unter dem Signal. D.h. wenn du 
deine GND Plane ungünstig konstruierst und der Rückstrom nicht auf 
direktem Weg (also direkt unter dem Signal) zurückfliessen kann, ja dann 
vergrösserst du die Fläche der Leiterschleife.
Mit anderen Worten: keine Signale über Schlitze in den Planes führen, 
zur Not einen Umweg routen !


> Wie sieht es mit der kapazitiven Kopplung zwischen zwei Signalen aus
> (führt ja auch zu Übersprechen von hohen Frequenzen aufgrund der kleinen
> Impedanz in diesem Bereich)? Hilft da die GND-Plane?

Ich versteh den Satzteil:

> (führt ja auch zu Übersprechen von hohen Frequenzen aufgrund der kleinen
> Impedanz in diesem Bereich)? Hilft da die GND-Plane?

nicht. Was meinst du mit kleiner Impedanz in diesem Bereich ??


> - Macht es Sinn neben den Abblockkondensator auch noch Ferrite seriell
> in die Versorungsleitungen zu platzieren, um das EMV-Verhalten zu
> verbessern?

Da gibt es unterschiedliche Auffassungen darüber. Grundsätzlich 
"bremsen" Induktivitäten ja den Stromfluss, und bei sehr schnell 
schaltenden Bauteilen ist das kein Vorteil, da der Strom möglichst 
schnell nachfliessen soll.
Der Einsatz von Ferriten in der Stromversorgung ist nicht trivial, wenn 
sie falsch dimensioniert sind, machen sie eher Schaden als Nutzen.


> Eine sehr grundlegende Sache, die mir aber nicht klar ist:
> --> "Keep in mind that return currents can also use the VDD
> system/plane" Wieso kann den rückfließender Strom auch über die
> VDD-Plane und nicht nur über die GND-Plane abfließen?

Ist vielleicht etwas ungünstig formuliert. Vcc ist natürlich kein 
Rückleiter. Aber Vcc kann auch als Referenz-Bezug bei Impedanzen 
verwendet werden. Nicht ganz so schön wie eine GND-Plane, geht zur Not 
auch.


Gruss Uwe