Hallo,
ich bin gerade mit einem Layout zugange, ein MMIC-Verstärker (LNA) für
~868MHz. Bisher sieht mein Layout folgendermaßen aus:
http://www.imgbox.de/users/public/images/n46727p150.png
Die Versorgungsspannung wird über L1 eingekoppelt. Dazu habe ich vor
allem eine Frage: Macht der Schlitz (links unterhalb des
Verstärker-IC's) so Sinn? Hintergedanke war, den rücklaufenden Strom vom
IC zum GND-Pad von sich in der Nähe befindenden Masseverbindungen (in
dem Fall C5/C6) fernzuhalten, damit dort das GND-Potential möglichst
sauber bleibt.
Falls ich andere Dinge eleganter hätte lösen können, bin ich da
natürlich auch für Hinweise dankbar!
Gruß,
koba
Kein HF-Experte hier unterwegs, der dazu was sagen kann?
Die Frage ist wie gesagt ob es Sinn macht, durch Schlitze in der
Massefläche zu verhindern, dass der rückfließende Strom über die Vias
von C5/C6/R1 geht - um damit das GNT-Potential sauber zu halten.
Eine Andeutung in die Richtung habe ich in irgendeinem Buch
aufgeschnappt, mir fehlt nur die Erfahrung, in wieweit das praktisch von
Bedeutung ist.
@ koba (Gast)
>allem eine Frage: Macht der Schlitz (links unterhalb des>Verstärker-IC's) so Sinn?
Ich würde mal tippen, dass das eher kontraproduktiv ist.
MFG
Falk
Schlitze in Masseflächen sind praktisch immer Schrott, weil die
Massefläche dann nicht länger eine Massefläche ist.
Es gibt doch da sicher ein vom Hersteller vorgeschlagenes Layout??
Kai Klaas
Kai Klaas meinte:
>Schlitze in Masseflächen sind praktisch immer Schrott, weil die>Massefläche dann nicht länger eine Massefläche ist.
Und warum gibt es in Referenz-Layouts zu einigen Schaltreglern wohl
manchmal Schlitze? U.a. damit die Masse-Ströme geordnet fliessen und
nicht durch große Schleifen Störfelder erzeugen...
@ Stefan Salewski (Gast)
>>Schlitze in Masseflächen sind praktisch immer Schrott, weil die>>Massefläche dann nicht länger eine Massefläche ist.>Und warum gibt es in Referenz-Layouts zu einigen Schaltreglern wohl>manchmal Schlitze?
Ausnahmen bestätigen die Regel.
> U.a. damit die Masse-Ströme geordnet fliessen und>nicht durch große Schleifen Störfelder erzeugen...
Naja, aber so ein Schnitt ist immer SEHR heikel und sollte nur von einem
Vollprofi gemacht werden. Das ist so wie einen Kugelfisch aufschneiden.
Einen Millimeter daneben, und das war das letzte Ma(h)l. ;-)
Sajonara
Falk
>Und warum gibt es in Referenz-Layouts zu einigen Schaltreglern wohl>manchmal Schlitze?
Reden wir jetzt über MMICs oder Schaltregler? Mit den Schlitzen will man
ein "Ausufern" des Stromflusses vermeiden, also, daß ein sehr großer
Strom auch über Teile der Massefläche fließt, über die er nicht fließen
sollte, weil sein Spannungsabfall dort unakzeptabel wäre.
Bei HF sieht die Geschichte etwas anders aus. Dort sucht sich der
Rückstrom auf der Massefläche einen Pfad aus, der direkt unterhalb des
Hinstroms liegt, weil sich dort die geringste Induktivität einstellt.
Andere Bereiche der Massefläche sind dadurch praktisch automatisch
stromfrei, weil jeder Umweg eine weit höhere Induktivität zur Folge
hätte und deshalb vermieden wird.
Zwingst du jetzt aber einen HF-Rückstrom durch Segmentierung der
Massefläche (Schlitzung) einen Umweg zu machen, also nicht dort zu
fließen, wo die reslultierende Induktivität minimal wäre, "fügst" du
Induktivitäten im Ersatzschaltbild der Schaltung ein, die nicht im Sinne
des Herstellers sind. MMICs können dadurch spontan anfangen zu schwingen
und völlig unbeherrschbar werden. Deswegen verlangt der Hersteller ja
üblicherweise (von Ausnahmen abgesehen) gerade die Verwendung einer
durchgehenden Massefläche.
Kai Klaas
"Bei HF sieht die Geschichte etwas anders aus. Dort sucht sich der
Rückstrom auf der Massefläche einen Pfad aus, der direkt unterhalb des
Hinstroms liegt, weil sich dort die geringste Induktivität einstellt.
Andere Bereiche der Massefläche sind dadurch praktisch automatisch
stromfrei, weil jeder Umweg eine weit höhere Induktivität zur Folge
hätte und deshalb vermieden wird."
Dann muesste ich mit einer Zickzackleitung ueber einer Groundplane doch
ein hochinteressantes Phasenverhalten bekommen :)
>Dann muesste ich mit einer Zickzackleitung ueber einer Groundplane doch>ein hochinteressantes Phasenverhalten bekommen :)
Ja, den Zorro-Effekt...
Kai Klaas
Ich hab mal eine Simulation gesehen, die gezeigt hat wie sich Schlitze
in der Massefläche auswirken. Das ganze war aber glaub ich bei um die 2
GHz simuliert, deswegen kann ich jetzt schlecht sagen, wie es sich genau
bei deinen 868MHz verhält.
Dabei kam raus, dass natürlich eine durchgehende Massefläche das Optimum
ist, aber ein Schlitz falls er denn notwendig ist aus welchem grund auch
immer, durch seine Kapazität überwunden wurde. D.h. die Kapazität war
bei 2.4GHz groß genug, sodass das Signal ohne große Umwege die Lücke
übersprungen hat. Natürlich ist der Signalfluss etwas gestört aber es
war möglich, das hatte mich überrascht.
Trotzdem bleibt es dabei, eine Lücke in der Massefläche wirkt sich so
gut wie immer Negativ aus (im höher frequenten Bereich)
>Dabei kam raus, dass natürlich eine durchgehende Massefläche das Optimum>ist, aber ein Schlitz falls er denn notwendig ist aus welchem grund auch>immer, durch seine Kapazität überwunden wurde. D.h. die Kapazität war>bei 2.4GHz groß genug, sodass das Signal ohne große Umwege die Lücke>übersprungen hat. Natürlich ist der Signalfluss etwas gestört aber es>war möglich, das hatte mich überrascht.
Die Kapazität ist aber nur dann groß genug, wenn sich oben und unten
Masseflächen überlappen, so daß die HF mal nach unten springen kann, und
bei nächster Gelegenheit wieder hoch (oder umgekehrt).
Generell ist ein Schlitz in rein analogen HF-Schaltungen schlecht, wenn
der Schlitz nötige HF-Signal-Masseströme behindert. Weil dadurch erhöht
man die Induktivität (wie Kai Klaas schon schrieb).
Und der "Zorroeffekt" (wenn auch spaßig gemeint) kann hier wirklich
eintreten, denn ein Schlitz ist nicht nur ein Schlitz, der was
behindert, sondern ist auch eine resonante Struktur wie ein Leiter
derselben Länge. Letztendlich eine Antenne. Sowas in der nähe eines
verstärkenden Teils kann schon mal kritisch werden, wenn diese "Antenne"
richtig am MMIC angebunden wird. Der kann schließlich in der Regel
einige GHz, die sich dann über solch ein Resonanzgebilde freuen.
Es gibt in der Radartechnik cor allem, aber auch in anderen Bereichen
die "Schlitzantenne", auch undichte Gehäuse (HF!) bilden so etwas. Ich
halte es für ungesund, in die Nähe eines Verstärkers eine solche Antenne
zu integrieren. Das sendet - im Gegensatz zu einer geschlossenen
Massefläche. Klar: Hängt auch von Geometrie / Frequenzen ab!
Hallo koba,
ich würde den Schlitz weglassen und lieber die Masserfläche unter dem
Verstärker entfernen. Stichwort "parasitäre Kapazitäten".
Schau Dir die Application Note des Herstellers an.
Mit freundlichen Grüßen
Guido
Zur geschlitzten Masseflaeche. - In diesem Fall eine schlechte idee. Man
muss sich jeweils vorstellen weleche Stroeme wo fliessen (muessen). Der
Verstaerker wird hinten gespiesen. Der Speisungsstrom fliesst nach GND.
Der verschwindet nicht irgendwo. Wenn nun ein Pin eine mit Schlitz
angebundene GND Verbindung induktiv macht, so ist das Verhalten des
Verstaerkers beeinflusst. Man nimmt wahrscheinlich die Verstaerkung
durch eine Emittergegenkopplung zurueck. Das ist aber frequenzabhaengig.
Es koennte auch eine Resonanz mit der Last auftreten, was zu
ueberheohter Amplitude fuehren wuerde.
Ich entwickle HF-Schaltungen bis über 20 GHz und schliesse mich der
Meinung der meisten an: Schlitze in der Massefläche oder geteilte
Massenflächen (Inseln) sind zu 99.9% Schrott bzw. schlechter als eine
einzige, durchgehende Massefläche. Es sei denn man will bewusst einen
Resonator, Koppler, Transformer oder Antenne bauen...
>ich würde den Schlitz weglassen und lieber die Masserfläche unter dem>Verstärker entfernen. Stichwort "parasitäre Kapazitäten
Quatsch im Quadrat! Die Massefläche brauchts um die Impedanz konstant
halten zu können...
Das mit der Schlitzantenne hatte ich grob berücksichtigt, die
Schlitzlänge beträgt etwas weniger 8mm, also knapp Wellenlänge / 50.
Aber die Meinungen sind ja doch alle recht eindeutig, vielen Dank euch
allen!
Das heißt, Masseverbindungen von empfindlichen Schaltungsteilen lieber
möglichst entfernt von höheren Rücklaufströmen platzieren, als sie
künstlich durch einen Schlitz abzutrennen (auch wenn ich hier den
bevorzugten Strom-Rückweg direkt unter dem Hinweg nicht abgetrennt habe,
also quasi keinen Umweg und damit zusätzliche Induktivität verursacht
habe).
Das mit der Massefläche unter dem Verstärker schaue ich mir mal an,
allerdings ist im Datenblatt und den AN's vom Hersteller dazu nichts
erwähnt.
Peter schrieb:>>ich würde den Schlitz weglassen und lieber die Masserfläche unter dem>>Verstärker entfernen. Stichwort "parasitäre Kapazitäten>> Quatsch im Quadrat! Die Massefläche brauchts um die Impedanz konstant> halten zu können...
OK, sonst versaue ich mir meine simulierte Anpassung, weil die
Leiterbahnimpedanz in Chipnähe anders als angenommen ist, klar - also
auch hier durchgehend Masse.
Peter schrieb:>>ich würde den Schlitz weglassen und lieber die Masserfläche unter dem>>Verstärker entfernen. Stichwort "parasitäre Kapazitäten>> Quatsch im Quadrat! Die Massefläche brauchts um die Impedanz konstant> halten zu können...
Für einen DC-gekoppelten Vorverstärker eines Frequenzzählers der bis
150MHz zählt, hab ich die Massefläche unter der ersten Eingangsstufe(von
BNC-Buchse bis zum Gate des ersten FET) weggelassen, weil die
parasitären Kapazitäten sonst den Amplitudengang vermindert hätte.
>Für einen DC-gekoppelten Vorverstärker eines Frequenzzählers der bis>150MHz zählt, hab ich die Massefläche unter der ersten Eingangsstufe(von>BNC-Buchse bis zum Gate des ersten FET) weggelassen, weil die>parasitären Kapazitäten sonst den Amplitudengang vermindert hätte.
Du solltest Dich mal etwas mit Leitungstheorie auseinandersetzen!
Die Kapazität zur Masse ist nicht parasitär sondern ist Teil der
Leitungsimpedanz!!!!
Peter schrieb:> Die Kapazität zur Masse ist nicht parasitär sondern ist Teil der> Leitungsimpedanz!!!!
Aus Sicht des Entwicklers kann diese Kapaziät unerwünscht sein, weil sie
vom Ideal abweicht. Umgangssprachlich bezeichnet man soetwas als
parasitär.
Durch ein geschicktes Layout kann man die Leitungsimpedanz so verändern,
dass diese das Signal mehr oder weniger beeinflusst.
Manfred von Antenne schrieb:> Aus Sicht des Entwicklers kann diese Kapaziät unerwünscht sein, weil sie> vom Ideal abweicht.
Impedanz ohne Bezug (GND od.zur Not Vcc) geht nicht. Ob der Entwickler
das nun gut findet oder nicht ist egal. Aber er muss es wissen, um es
gegebenenfalls zu berücksichtigen.
Gruss Uwe
Uwe N. schrieb:> Impedanz ohne Bezug (GND od.zur Not Vcc) geht nicht.
Ich habe nirgendwo das Gegenteil geschrieben.
Uwe N. schrieb:> Aber er muss es wissen, um es gegebenenfalls zu berücksichtigen.
Warum bestätigst du meine Aussage?
Hallo,
Peter schrieb:>>ich würde den Schlitz weglassen und lieber die Masserfläche unter dem>>Verstärker entfernen. Stichwort "parasitäre Kapazitäten>> Quatsch im Quadrat! Die Massefläche brauchts um die Impedanz konstant> halten zu können...
Darüber, dass die Impedanz der Leitung konstant gehalten werden muss
brauchen wir uns nicht zu unterhalten. Aber irgendwo hört die
Impedanzleitung doch auf, oder? In der Regel an der Terminierung mit 50
Ohm. Danach kommt noch ein kurzes Leitungsstück zum IC. Darunter
braucht's keine Masse. Ja nach Gehäusetyp kann auch die Massefläche
unter dem Gehäuse weggelassen werden.
Siehe z.B. Figure 4-2 bis 4-4 im "THS3202EVM User's Guide" von TI
http://focus.ti.com/lit/ug/slou148/slou148.pdf
@koba
Leider hast Du nicht geschrieben welchen Verstärker Du einsetzt (naja,
so sind unsere Studis halt). Besitzt der Verstärker eine interne
Terminierung oder hast Du diese schlicht vergessen?
Mit freundlichen Grüßen
Guido
Manfred von Antenne schrieb:>> Aber er muss es wissen, um es gegebenenfalls zu berücksichtigen.> Warum bestätigst du meine Aussage?
Inwiefern habe ich deine Aussage bestätigt ?
Uwe N. schrieb:> Inwiefern habe ich deine Aussage bestätigt ?
Meine Aussage:
"Durch ein geschicktes Layout kann man die Leitungsimpedanz so
verändern,
dass diese das Signal mehr oder weniger beeinflusst."
@ Manfred von Antenne (dipol)
>Für einen DC-gekoppelten Vorverstärker eines Frequenzzählers der bis>150MHz zählt, hab ich die Massefläche unter der ersten Eingangsstufe(von>BNC-Buchse bis zum Gate des ersten FET) weggelassen, weil die>parasitären Kapazitäten sonst den Amplitudengang vermindert hätte.
Wenn Du gleich alles impedanzrichtig machst, haste das nicht. Also 50Ohm
Leiterzug, der am Ende mit effektiv 50Ohm abgeschlossen ist. Damit
ergeben "parasitäre" C's und L's einen rein ohmschen R von 50Ohm - also
nix frequenzabhängiges.
Jens G. schrieb:> Wenn Du gleich alles impedanzrichtig machst,
Jeder professionelle Frequenzzähler hat mindestens einen Eingang mit
einem Eingangswiderstand von 1MOhm || wenige pF.
Daraus folgt, dass der notwendige hochohmige Attenuator auch noch mit
wenigen pF frequenzkompensiert werden muss.
Bei solcher Schaltungstechnik freuen halt die Parasiten.
