(Mindest-)Abstand einer koplanaren Masseebene zu den Bauteilen eines Filters

Guido C. (guidoanalog) OP 15.02.2015 11:45 #4013573

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Hallo,

ich habe für den differentiellen Ausgang eines Transimpedanzverstärkers 
(MAX3665) einen Tiefpassfilter entworfen (s. Anhang). Die Bandbreite des 
Verstärkers beträgt ca. 500 MHz der Bessel-Filter ist auf eine 3 dB von 
100 MHz dimensioniert. Die Leitungen am Ausgang des Filters habe ich im 
Layout impedanzkontrolliert ausgeführt. Dies erfordert einen gewissen 
Abstand zwischen Leitung und koplanarer Massefläche. Die Frage an Euch 
ist, wie sieht dies bei den Bauelementen des Filters aus? Derzeit 
beträgt der Abstand der koplanaren Massefläche zu den Elementen des 
Filters 8 mil. Sollte ich diesen Abstand auf den gleichen Abstand wie 
bei der impedanzkontrollierten Leitung vergrößern?

Anmerkung:
- Das Layout besitzt auf dem "Bottom-Layer" eine durchgehende 
Massefläche.
- Im Layout fehlen noch einige VIAs (Stichwort: VIA-Fence/Stitching)

Mit freundlichen Grüßen
Guido

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BesselFilter.png (21 KB)

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HF-Werkler Gast 15.02.2015 17:00 #4014006

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Frage zurück an dich, da keine Daten vorhanden:
Was für eime Impedanz hat das Filter an C6 im Nutzbereich?

Grundsätzlich ist da noch die Frage, was mit dem Teil der Energie 
passiert, die vom Filter nicht durchgelassen wird.

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Guido C. (guidoanalog) OP 15.02.2015 18:13 #4014113

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Hallo,

HF-Werkler schrieb:
> Frage zurück an dich, da keine Daten vorhanden:
> Was für eime Impedanz hat das Filter an C6 im Nutzbereich?

Die Bauteilwerte habe ich leider noch nicht in den Schaltplan 
eingetragen. Die Dimensionierung soll wie im Anhang gezeigt ausgeführt 
werden. Die Werte der Kondensatoren muss ich noch auf erhältliche 
Bauteilwerte runden.

HF-Werkler schrieb:
> Grundsätzlich ist da noch die Frage, was mit dem Teil der Energie
> passiert, die vom Filter nicht durchgelassen wird.

Die geht in den MAX3665 zurück und wird in dessen 50 Ohm Widerständen 
verbraten (so die Theorie).

Mit freundlichen Grüßen
Guido

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BesselFilter.png (8,6 KB)

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Guido C. (guidoanalog) OP 15.02.2015 18:16 #4014117

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Hallo,

HF-Werkler schrieb:
> Was für eime Impedanz hat das Filter an C6 im Nutzbereich?

meinst Du die Impedanz, die man sieht wenn man von C6 ausgehend in 
Richtung Ausgang "sieht"? Die entspricht im Durchlassbereich den 100 
Ohm.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

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Mitlesa Gast 15.02.2015 18:21 #4014130

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HF-Werkler schrieb:
> Grundsätzlich ist da noch die Frage, was mit dem Teil der Energie
> passiert, die vom Filter nicht durchgelassen wird.

Die wird reflektiert. Und im resistiven Teil des gesamten
Netzwerks verbraten. Das ist immer so.

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Guido C. (guidoanalog) OP 15.02.2015 18:27 #4014143

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Hallo,

Mitlesa schrieb:
> Die wird reflektiert. Und im resistiven Teil des gesamten
> Netzwerks verbraten. Das ist immer so.

stimmt, im Idealfall jedoch nur im Empfänger ;-)
Allerdings ist dies jedoch nicht das Problem meiner Frage.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

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HF-Werkler Gast 15.02.2015 19:22 #4014225

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Da die Impedanz 100Ohm (differentiell) ist, benötigt man dann genau 
diese am/im Tiefpassfilter.

Der Bereich, der auch interessiert, ist der Bereich in dem der Filter 
"sperren" soll. Da muss man versuchen die parasitären Kopplungen zu 
vermeiden. Den Via-Fence hast du ja bereits benannt, zusätzlich sind die 
L's bereits orthogonal angeordnet. Auch die Auswahl der Bauteile sollte 
hier helfen. Ev. hilft es die parasitäre Kopplung durch örtliche Distanz 
zu erhöhen.

Gut, wenn die Widerstände bis tief in den Sperrbereich im Chip real sind 
(in der Ausgangsstufe), kann man auf einen 3dB Abschwächer verzichten, 
ansonsten wäre das ein probates Mittel, um auch für den Sperrbereich 
eine Zwangsanpassung zu erreichen. Damit verhindert man parasitäre 
Effekte. (Das hilft auch bei einem Mischer, der hier aber nicht das 
Thema ist)

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lrep Gast 15.02.2015 23:40 #4014496

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Guido C. schrieb:
> Im Layout fehlen noch einige VIAs (Stichwort: VIA-Fence/Stitching)

Wenn du solch einen Aufwand treibst, solltest du allerdings eher die 
geringe Güte der SMD-Induktivitäten berücksichtigen, indem du im Modell 
entsprechende Widerstände einfügst.

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Pandur S. (jetztnicht) 16.02.2015 11:08 #4014839

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500MHz sind nun nicht so viel, dass ein paar mm schlecht angepasste 
Stripline so viel ausmachen wuerden. Wie schon gesagt, wuerde ich mir 
erst mal Sorgen zu den Bauteilen machen.

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HF-Werkler Gast 16.02.2015 11:59 #4014916

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Zum Glück gibt es Coilcraft mit ihren SMD-"Luftspulen". Deren Güte ist 
nicht sooo schlecht.

Falls die Massefläche zu nahe wäre, ergäbe das eben ein wenig mehr C 
gegen Masse (<1pF). So schlimm ist das nicht, verglichen mit den 
Bauteiletoleranzen. Da das Ganze ja nur ein einfacher Tiefpass ist, 
würde ich mir nicht allzuviele Sorgen machen.

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Guido C. (guidoanalog) OP 16.02.2015 19:48 #4015629

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Hallo,

vielen Dank für Eure Unterstützung. Die Streifenleitung am Ausgang des 
Filters ist so weit "ordentlich" dimensioniert. Ich habe sie mit TNT 
1.2.2 berechnet (http://mmtl.sourceforge.net/). Mit diesem Programm 
konnte ich auch abschätzen, welchen Abstand die koplanare Massefläche 
neben der Streifenleitung von der Streifenleitung selbst haben sollte. 
Mit einem Abstand, der dem 1,5-fache der Breite der Streifenleitung 
entspricht "fährt" man recht gut. Meine Überlegung war, ob ich dies bei 
dem Filter auch so machen sollte. Mittlerweile habe ich dies auch so 
gemacht.

Bezüglich der Güte der Induktivitäten und Kondensatoren habe Ihr 
natürlich recht. Man kann in Elsie (http://tonnesoftware.com/elsie.html) 
die Güter für alle Induktivitäten und Kondensatoren vorgeben. Des 
Weiteren wollte ich auch noch eine PSpice-Simulation durchführen, bei 
der ich die entsprechenden Modelle von Coilcraft und Kemet einsetze. 
Mein erster Eindruck ist jedoch, dass das Runden der Bauteilwerte auf 
die Werte der E-Reihe einen weit größeren Einfluss auf den Frequenzgang 
hat als die Güte der Bauteile.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

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(Mindest-)Abstand einer koplanaren Masseebene zu den Bauteilen eines Filters

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