Layout für 'Ground Spring' auslegen?

[Torsten C. (torsten_c)]

Hallo zusammen,

in Hameg Blog steht zu dem Thema 'Ground Spring':

> A piece of copper foil can be glued to the chip with its connection
> to ground being kept as short as possible. A short spring on the
> probe now connects to this grounded foil.

Ich überlege gerade, ob es beim nächsten PCB-Layout schlau ist, dafür 
jeweils eine Durchkontaktierung pro IC zu setzen, damit ich die Folie 
über einen Fädeldraht 'geplant' mit Masse verbinden kann.

Oder nimmt man vielleicht einen lötbaren Federdraht, um beim Löten den 
Kleber auf der Klebefolie nicht zu zerstören?

Wie würdet Ihr die 'connection to ground as short as possible'^^ 
realisieren?

Oder reicht es, die Oszi-Masse irgendwo über einen Widerstand oder 
SMD-Ferrit anzuschließen und wenn die die Kupfer-Klebefolie über ihre 
Fläche nur kapazitiv angebunden ist?

Wie würdet Ihr das machen? Oder denke ich vielleicht unnötig 
kompliziert?

VG Torsten

[Falk B. (falk)]

@Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite

>> A piece of copper foil can be glued to the chip with its connection
>> to ground being kept as short as possible. A short spring on the
>> probe now connects to this grounded foil.

Vorsicht. Gerade hier will und braucht man eine gute HF-Masse. Die kann 
man nicht beliebig mit einem dünnen Draht mit der echten Massefläche 
verbinden!

Optimal ist ein Via direkt in der Massefläche. Wenn man das nah am Chip 
platzieren kann reicht das. Hat man meist sowieso für die 
Entkoppelkondensatoren. Bei großen ICs braucht man vielleicht eins in 
jeder Ecke.

>Ich überlege gerade, ob es beim nächsten PCB-Layout schlau ist, dafür
>jeweils eine Durchkontaktierung pro IC zu setzen, damit ich die Folie
>über einen Fädeldraht 'geplant' mit Masse verbinden kann.

Suboptimal.

>Wie würdet Ihr die 'connection to ground as short as possible'^^
>realisieren?

Kleiner 10mm.

>Oder reicht es, die Oszi-Masse irgendwo über einen Widerstand oder
>SMD-Ferrit anzuschließen und wenn die die Kupfer-Klebefolie über ihre
>Fläche nur kapazitiv angebunden ist?

HUH? NO!

[Guido C. (guidoanalog)]

Hallo,

hier noch der Link zu dem Blogbeitrag: http://blog.hameg.com/?p=57
@Torsten
Wenn Du das Bild von dort "ausleihst", dann bitte mit Angabe der Quelle 
;-)

Entscheidend ist bis zu welchen Frequenzanteilen Du messen möchtest. Mit 
der in dem Blogbeitrag erwähnten Massefeder für den Tastkopf (Figure 1) 
bin ich bisher immer recht gut gefahren. Eine Durchkontaktierung, in die 
man die Massefeder "einhaken" kann findet sich fast immer. Meine 
Erfahrungen gehen bis maximal 500 MHz. Ich schreibe bewusst 
Frequenzanteile und nicht Frequenzen, da ein 1 MHz Rechtecksignal 
natürlich auch höhere Frequenzen enthält als die Grundfrequenz. Ich 
schweife ab, dies dürfte den meisten hier klar sein. Die Sache mit der 
Kupferfolie auf dem IC würde ich wirklich nur dann machen, wenn ich sehr 
viele Messungen an diesem IC vornehmen müsste. Bisher war dies bei mir 
jedoch nicht der Fall.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

[Torsten C. (torsten_c)]

Danke für die spontanen Antworten! ☺

Guido C. schrieb:
> Entscheidend ist bis zu welchen Frequenzanteilen Du messen möchtest.

Mein (neues) DS1054Z≙DS1104Z hat 100MHz Bandbreite und 50MHz-Tastköpfe.

Sind dabei solche Masseflächen überhaupt sinnvoll?

Guido C. schrieb:
> Eine Durchkontaktierung, in die man die Massefeder "einhaken" kann,
> findet sich fast immer.

Ich möchte die aber geplant im Layout berücksichtigen. Das geht mit 
zusätzlichen Vias natürlich noch viel einfacher als mit einer 
Klebe-Folie. Gute Idee: Ground-Spring-Vias rund um jeden IC! ☺

Damit löst sich auch das Problem, den Kleber auf der Klebefolie beim 
Löten nicht zu zerstören.

Hat es Nachteile, statt der Klebefolie über Vias zu arbeiten?

> Kupferfolie auf dem IC würde ich wirklich nur dann machen, wenn ich sehr
> viele Messungen an diesem IC vornehmen müsste.

Wenn man das vorher weiss. OK. Ich weiss es immer erst hinterher.

> Wenn Du das Bild … "ausleihst", dann bitte mit … Quelle

Und ich habe noch gedacht: Torsten, denk dran! Und dann habe ich es doch 
vergessen. Sorry, Du hast Recht, Danke.

[Falk B. (falk)]

@ Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite

>Mein (neues) DS1054Z≙DS1104Z hat 100MHz Bandbreite und 50MHz-Tastköpfe.

Ach herje, und da denkst du soooo intensiv darüber nach? ;-)
Wenn du da mal ne Null hintendran schreibst, wird es langsam ernst.

>Sind dabei solche Masseflächen überhaupt sinnvoll?

Die mit Folie? Eher nicht.

>Hat es nachteile, statt der Klebefolie über Vias zu arbeiten?

Du denkst zuviel. Man muss nicht hinter jeder Ecke Probleme suchen!

[Torsten C. (torsten_c)]

Ich denke unnötig kompliziert; ich denke zuviel; das mag sein.

Manchmal denke ich aber auch zu einfach oder zu wenig.
Danke für Eure Hilfe!

Sofern nicht eh schon da: Ground-Spring-Vias rund um jeden IC,
so werde ich das beim nächsten Layout machen! ☺

[lrep (Gast)]

Torsten C. schrieb:
> Mein (neues) DS1054Z≙DS1104Z hat 100MHz Bandbreite und 50MHz-Tastköpfe

Wollen wir tauschen?
Bekommst ein 50MHz Scope mit 100MHz Tastköpfen dafür.

Das geht dann genau so gut nur bis 45MHz.

[Torsten C. (torsten_c)]

lrep schrieb:
> Wollen wir tauschen?

Klingt sinnvoll, wenn wir nur die Tastköpfe (exclusiv-)oder die Scopes 
tauschen, nicht Beides.

[Torsten C. (torsten_c)]

Ich möchte noch einmal kurz nach Eurer Meinung fragen und dafür nicht 
extra einen neuen Thread aufmachen:

Oft hat man nicht genug Hände frei, um mehrere Tastköpfe zu halten.

Da diese U.FL-Stecker nix kosten und auf dem PCB kaum Platz weg nehmen, 
hatte ich gerade den Gedanken, an Testpunkten solche Stecker zu 
bestücken und mit so einem 'IPX U.FL female to BNC male' Adapter statt 
einem Tastkopf arbeiten.

Hat jemand damit Erfahrung?

Was meint Ihr: Sinnvoll oder Unsinn?

Bitte zerreißt die Idee nicht gleich, falls sie mit ein paar 
Modifikationen (Leitungs-Terminierung, ...) funktionieren könnte.

Torsten C. schrieb:
> 100MHz Bandbreite und 50MHz-Tastköpfe
PS: Es sind 100MHz-Tastköpfe. Sorry.

[Falk B. (falk)]

@Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite

>Da diese U.FL-Stecker nix kosten und auf dem PCB kaum Platz weg nehmen,

WOW! Sind die WIRKLICH SOOOO klein?

>hatte ich gerade den Gedanken, an Testpunkten solche Stecker zu
>bestücken und mit so einem 'IPX U.FL female to BNC male' Adapter statt
>einem Tastkopf arbeiten.

Klar, warum auch nicht.

>> 100MHz Bandbreite und 50MHz-Tastköpfe
>PS: Es sind 100MHz-Tastköpfe. Sorry.

Ist immer noch suboptimal, denn damit hat man effektiv nur 70 MHz 
Bandbreite. Da ein Tastkopf deutlich weniger als ein Oszi kostet, sollte 
der mindestens die 2fache Bandbreite das Oszis haben, damit kommt man in 
Summe auf ca. 90% Oszibandbreite.

[X. Y. (jtr)]

Falk Brunner schrieb:
> @Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite
>
>>Da diese U.FL-Stecker nix kosten und auf dem PCB kaum Platz weg nehmen,
>
> WOW! Sind die WIRKLICH SOOOO klein?

Ja.
Allerdings sind sie für <5 Steckzyklen gebaut. Zum wiederholten Messen 
sind sie nicht geeignet... Sind halt sehr filigrane Teile. Das 
Gegenstück am Kabel wird auch sehr schnell ausleiern.

Das kann man machen, wenn man "einmalig" messen will, also das Kabel 
ständig verbunden lässt, solange man an der Platine werkelt. Vorteil 
ist, dass die Buchsen (nicht die, die "fast nichts kosten", sondern die 
von Hirose) noch bis 5-6 GHz brauchbar sind.

Bei den <100 MHz, um die es hier geht, würde ich mir um sowas aber keine 
Gedanken machen ;) Man kann sich einen Tastkopf-Halter kaufen/basteln, 
wenn man keine Hand mehr frei hat.
http://www.voelkner.de/products/67323/Tastkopfhalter-Sks-Tko-Pos-2.html

[Guido C. (guidoanalog)]

Hallo,

Torsten C. schrieb:
> Hat jemand damit Erfahrung?
>
> Was meint Ihr: Sinnvoll oder Unsinn?

ich benutze die U.FL Buchsen auch ganz gerne. Allerdings nur dann, wenn 
ich Signale impedanzkontrolliert einspeisen beziehungsweise abgreifen 
möchte. Ich habe gerade einmal im Datenblatte von HRS (Hirose) 
nachgeschaut, dort steht etwas von "30 cycles" (Steckzyklen). Somit 
sollte Dir klar sein, dass häufiges an- und abstecken nicht sehr 
sinnvoll ist. Ich vermute die Schwachstelle ist hier eher der Stecker 
und weniger die auf den Boards aufgelöteten Buchsen. Doch genau die 
Kabel sind es, die Du mehrfach verwenden möchtest.

Für Kontrollmesspunkte mittels Tastkopf würde ich den Aufwand mit den 
Buschen nicht treiben. Mit wäre es bereits zu lästig die Buchsen dafür 
einzulöten. Wenn überhaupt würde ich eher zwei Messpads in das Layout 
einfügen und, wie Jurij bereits geschrieben hat, über einen 
Tastkopfhalter nachdenken.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

[Torsten C. (torsten_c)]

Hallo Guido, Jurij und Falk:
Ich möchte mich hiermit noch für Euere Antworten bedanken.

Das Steckzyklen-Problem beschränkt die U.FL-Anwendung auf wenige 
Sonderfälle, wo sich das lohnen könnte.

Ein Tastkopf-Halter für knapp 20€ werde ich mir sicher nicht kaufen, 
aber Baumarkt-Klemmen habe ich noch genügend herum liegen. Ohne Euch 
wäre ich nie auf die Idee gekommen, die für Tastköpfe zu benutzen.

Falls das gut funktioniert, poste ich mal ein Foto im 
Beitrag "Quick&dirty - schnelle Problemlösungen selbst gebaut"

VG Torsten :-)