Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Durchgehende Massefläche nur unterhalb kritischer Schaltungsteile?


von Thomas (Gast)


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Hallo,

ich bin gerade dabei ein analoges 13.56Mhz Frontend zu überarbeiten. 
Damit die Demodulation bis in den einstelligen mV Bereich korrekt 
arbeitet, sollte das Layout auch möglichst sauber sein. Vier Lagen sind 
aber leider nicht drinnen.

Ist es hilfreich, wenn ich eine durchgehende Massefläche nur unter dem 
ca 20x20mm großen Analogteil platziere und rundherum einen Guardring mit 
Vias einrichte?

von Purzel H. (hacky)


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moeglicherweise

von Thomas (Gast)


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Oktav Oschi schrieb:
> moeglicherweise

Also besser als nichts, aber zuviel würdest du dir davon nicht 
versprechen?

von Uwe N. (ex-aetzer)


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Thomas schrieb:
> Ist es hilfreich, wenn ich eine durchgehende Massefläche nur unter dem
> ca 20x20mm großen Analogteil platziere und rundherum einen Guardring mit
> Vias einrichte?

Naja, es schadet sicher nicht. Die Frage ist, was genau du erreichen 
willst.
Eine definierte Impedanz ? Oder eine "Schirmung" ?
Ich geh mal von einer 1.5mm dicken Platine aus, dann wird eine Impedanz 
(50 Ohm z.B.) in recht dicken LBs enden, weil der Abstand Signal zu 
Referenz sehr groß ist. (bei einer Größe von 20x20mm kann man evtl. 
darauf verzichten)

Eine Schirmung in dieser Art bringt wenig, sie müsste schon allseitig 
sein, so wie die bekannten "Alu-Kisten", die man häufig auf HF-Platinen 
sieht.

Gruss Uwe

von Thomas (Gast)


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Hm, das war eigentlich nur als Schirmung gedacht und um eine möglichst 
gleichmäßige Masse für das Frontend zu liefern. Wenn das Massenpotential 
zwischen den Bauteilen schon um mehrere mV schwankt, ist an einen 
Messung in dem Bereich ja nicht mehr zu denken.

Prinzipiell ist das nur wichtig um einen möglichst große Reichweite zu 
erzielen. Für ein paar cm Abstand vom Reader sind die Signale noch im 
Volt-Bereich, also unkritisch.

Gibts da eigentlich Erfahrungswerte wie kritisch Messungen im mV Bereich 
für das Layout sind, oder ist das noch ein Bereich, wo man nicht soviel 
falsch machen kann?

von Uwe N. (ex-aetzer)


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Thomas schrieb:
> Wenn das Massenpotential zwischen den Bauteilen schon um mehrere mV
> schwankt, ist an einen Messung in dem Bereich ja nicht mehr zu denken.

Reden wir immer noch über einen 20x20mm großen Bereich ? Ich kann mir 
gerade nicht vorstellen, wie man hier Spannungsabfälle von mehreren mV 
hat, es sei denn hier ist im Layout was richtig vermurkst, z.B. sehr 
dünne GND-LBs oder sehr hohe Ströme.

Thomas schrieb:
> Prinzipiell ist das nur wichtig um einen möglichst große Reichweite zu
> erzielen. Für ein paar cm Abstand vom Reader sind die Signale noch im
> Volt-Bereich, also unkritisch.

Was für ein Reader ? Was für eine Reichweite ? Sender ? RFID ?

Zum Thema Layout:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01258a.pdf

http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/43-09/EDch%2012%20pc%20issues.pdf

Gruss Uwe

von Thomas (Gast)


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Uwe N. schrieb:
> Reden wir immer noch über einen 20x20mm großen Bereich ? Ich kann mir
> gerade nicht vorstellen, wie man hier Spannungsabfälle von mehreren mV
> hat, es sei denn hier ist im Layout was richtig vermurkst, z.B. sehr
> dünne GND-LBs oder sehr hohe Ströme.

Ich hab keine Efahrungswerte, deshalb ja die Frage wie kritsch der mV 
Bereich ist.

> Was für ein Reader ? Was für eine Reichweite ? Sender ? RFID ?

Mittels einem Tagnology Reader und einem einfachen Lochraster-Aufbau 
erreiche ich momentan etwa 20cm, standardunabhängig. Diese Reichweite 
möchte ich jetzt durch ein ordentliches PCB-Design noch optimieren. Beim 
jetzigen Aufbau, mit teilweise seeehr langen Verbindungen (>5cm mit 
dünnem Litzendraht), koppeln auf jedenfall ordentlich Störungen ein, das 
möchte ich beim finalen Board vermeiden.
Wenns trotzdem nicht mehr als 20cm werden, bin ich auch zufrieden, aber 
wenn noch was geht, warum nicht noch ein wenig optimieren...

> Zum Thema Layout:
> http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01258a.pdf
>
> http://www.analog.com/library/analogdialogue/archi...

Ah danke, die werde ich mir mal in Ruhe zu Gemüte führen.

lg Thomas

von Osche R. (Gast)


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Thomas schrieb:

> Ist es hilfreich, wenn ich eine durchgehende Massefläche nur unter dem
> ca 20x20mm großen Analogteil platziere und rundherum einen Guardring mit
> Vias einrichte?

Sicher.

Und auf dem Rest der Platine kannst Du immer noch ein Netz mit möglichst 
kleiner Maschenweite anlegen.

von Thomas (Gast)


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Hm ok, aber ich hab leider eines nicht berücksichtigt: Der empfindliche 
Empfänger hilft mir überhaupt nichts, wenn der Reader die Rückmodulation 
nicht mehr detektiert. Wenn das Feld eh nur mehr einige mV liefert, wird 
das wohl ein schwieriges Unterfangen. Hilft es da vielleicht wenn man 
anstatt reiner Lastmodulation, aktiv ein Feld erzeugt, was dem 
Readerfeld entgegengerichtet ist?

von Ralph B. (rberres)


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Bei HF Schaltungen ist man gut beraten, die Unterseite als komplette 
durchgängige Massefläche auszuführen, und jeden Masseanschluss direkt an 
dem Anschluss selber mit gegebenfalls sogar mehrere Durchkontaktierungen 
mit der Massefläche auf der Unterseite zu verbinden.

Für HF führende Leitungen in Mikrostriptechnik ist die Massefläche auf 
der Unterseite sowiso notwendig.

Man sollte auf der Unterseite so wenig wie es irgendwie geht die 
Massefläche durch Leiterbahnen oder ähnliches unterbrechen, weil diese 
Unterbrechungen durchaus auch als Schlitzantenne wirken können.

Ralph Berres

von Thomas (Gast)


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Hätte ich auch gern gemacht, aber bei insgesamt etwa 100 Bauteilen auf 
50x60mm sehe ich da da keine realistische Chance von zwei Lagen eine als 
reine Massefläche zu verwenden.
So wie es aussieht sind die Bemühungen ohnehin nicht sinnvoll, da bei so 
einer geringer Feldstärke keine Rückmodulation mehr möglich ist.

von Steve (Gast)


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Bei 1,5mm dickem Basismaterial ist man gut beraten nicht auf 
Microstrip-Technik zurückzugreifen, sondern auf coplanare Waveguides. 
Damit lassen sich mit besserer Verhältnismäßigkeit impedanzkontrollierte 
50-Ohm-Leitungen herstellen.
Hier mal zwei Beispiele:

Leiterplatte: 1,6mm dick
Leiterbahn: 1,4mm / 1,0mm breit
Abstand zur Massefläche auf der Oberseite: 0,3mm / 0,2mm

Die Massefläche auf der Oberseite sollte dann jedoch mit ausreichend 
vielen Vias mit der Massefläche auf der Unterseite verbunden sein 
(Rückstrompfade verkleinern, induktivitätsarme Masseverbindung).
Die Alternative besteht darin einfach auf dünneres Basismaterial (0.8mm 
oder gar 0.5mm) und dann auf Microstrip-Technik zurückzugreifen.

Grüße,Steve

von Willi W. (Gast)


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Ralph Berres schrieb:
> Man sollte auf der Unterseite so wenig wie es irgendwie geht die
> Massefläche durch Leiterbahnen oder ähnliches unterbrechen, weil diese
> Unterbrechungen durchaus auch als Schlitzantenne wirken können.

Bei Leiterpplattenabmessungen von  20 mm und 13.56 MHz ????

von Ralph B. (rberres)


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13,56MHz ist ja noch fast Gleichstrom. Da ist das ziemlich unkritisch.

Ralph Berres

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