Hi,
gibt es bestimmte Faustregeln für das Design einer Grounded Coplanar
Leitung?
Ich habe ein bisschen mit Online-Kalkulatoren rumgespielt zur
Impedanzberechnung. Ab einem bestimmten Abstand zwischen Signaltrace und
dem koplanaren Ground entsteht ja quasi wieder eine
Mikrostreifenleitung.
Folgende Bedingungen sind gegeben:
Preprep Thickness: 360µm
Dielektrizitätskonstante: 4,8.
Signal- und koplanare Groundtraces Thickness: 18µm
Groundplane Thickness: 36µm
Impedanz: 50 Ohm
Sollte der Gap zwischen Signal- und Groundtraces größer oder kleiner
sein als die Substratdicke? Eine bestimmte Leiterbreite (es liegen nur
ca. 2Vpp an)?
Laut Kalkulator käme ich mit folgenden Werten auf meine 50 Ohm:
Signaltrace width: 0.6mm
Gap: 0.5mm
An manchen Stellen habe ich etwas gelesen von "Substratdicke > 2xGap +
Signaltracebreite" und an anderen Stellen stand wieder, dass der Gap <
Substratdicke sein sollte!?
pcb-design-newbie schrieb:> Ab einem bestimmten Abstand zwischen Signaltrace und> dem koplanaren Ground entsteht ja quasi wieder eine> Mikrostreifenleitung.
Was stört dich daran?
Immerhin hast du es dann nur mit den Fertigungstoleranzen von
Leiterbreite und Substratdicke zu tun, und musst nicht auch noch auf die
Breite des Gap achten.
Es gibt Tools zum Berechnen, resp, ueberschlagen. Das Appcad von HP,
jetzt : http://www.hp.woodshot.com/http://www.avagotech.com/appcad
Die Schwierigkeit der Coplanaren Stripline ist die Fertigungstoleranz.
Und dass der Rand auf GND sein muss, was eine Menge an Vias erfordert.
Beim coplanaren Waveguide ist der Gap innerhalb der Plane eben kleiner
als die Dicke des Substrates.
Genau so wie eine Mikrostripline mit einer zweiseitigen Leiterplatte
geht, kann man eine Coplanare Stripline mit einer zweiseitigen
Leiterplatte machen.
Ich habs mal gerechnet fuer FR4, da war der Gap noch 6mil, der
reproduzierbaren Aufloesung meines bevorzugten Leiterplatten
Lieferantes. War also nicht machbar.
Eine haeufiger Ueberlegungsfehler bei der (coplanaren) Stripline ist das
Feld zwischen Strip und der GND Plane auf der anderen Seite. Man neigt
ja dazu entlang des Strips in der GND Plane neben dem Strip moeglichst
viele Vias zu plazieren. Wenn diese Vias zu nahe an den Feldlinien zum
Strip sind schliesst man diese Feldanteile kurz, was dann zu anderen
Impedanzen fuehrt.
Jetzt N. schrieb:> Beim coplanaren Waveguide ist der Gap innerhalb der Plane eben kleiner> als die Dicke des Substrates.
Er möchte aber explizit einen grounded coplanar waveguide haben.
Das mag ja sein... Coplanarer Waveguide bedeutet das E-Feld ist
hauptsaechlich im coplanaren Gap, und nicht zwischen Strip und Plane auf
der anderen Seite des Substrates. Und dieses erreicht man, indem der
coplanare Gap einiges kleiner wie die Substratdicke ist. Je duenner das
Substrat wird, desto mehr wird ein Mischmode gebildet.
Ich wuerd auch eine GND Plane auf der anderen Seite des Substrates haben
wollen.
Jetzt N. schrieb:> Das mag ja sein... Coplanarer Waveguide bedeutet das E-Feld ist> hauptsaechlich im coplanaren Gap, und nicht zwischen Strip und Plane auf> der anderen Seite des Substrates.
Beim Grounded Coplanar Waveguide jedoch ist es genau umgekehrt.
Siehe auch das von mir verlinkte Dokument.
Die würde ich als nicht maßstäblich ansehen.
Aber letztlich sind die Übergänge natürlich fließend. Wenn du einen
kleinen Spalt hast, dann ist das Feld überwiegend über dem Spalt
(und damit das, was er als Quasi-TEM beschreibt), und die Massefläche
hat einen eher geringen Einfluss. Dann hast du aber praktisch kein
Grounded CPW mehr, sondern normales CPW. Ist der Spalt groß im
Vergleich zur Substratdicke, ist das Feld überwiegend zwischen Leiter
und Massefläche, der Einfluss der beiden unterschiedlichen
Ausbreitungsgeschwindigkeiten wird geringer, das Ganze wird dann mehr
wie normales Microstrip.
Rechnen lassen kannst du viel, aber erfasst du dann auch sowas wie
parasitäre Abstrahlung und Einstrahlung? Das dürften die wesentlichen
Unterschiede hier sein.
Die reine Feldsimulation kannste auch mit einem Qucs machen lassen.
Die Rechnung zeigt was man modelliert hat, was man gerechnet haben will.
So wie ich's seh geht ein coplanarer Wellenleiter eh nicht ohne GND
Plane. Die Draehte um die beiden coplanaren Planes zu verbinden sind ein
theoretisches Konstrukt, da nicht fertigbar.
Es sind die Parameter drum herum, die interessant sind.
Jetzt N. schrieb:> Es gibt Tools zum Berechnen, resp, ueberschlagen. Das Appcad von HP,> jetzt : http://www.hp.woodshot.com/> http://www.avagotech.com/appcad
Ich muss immer über Reliability -> SPCS schmunzeln. Die Urkunde kommt
irgendwann noch auf meine Website. Muss nur noch das Copyright klären
bzw. Erlaubnis erfragen.
