Leiterbahnen bei hoher Frequenz

Wichtig ist für so Signale hauptsächlich, dass es eine Masseleitung "in 
der Nähe" gibt. Die sollte entweder parallel zu der Leiterbahn mit dem 
Signal verlaufen oder direkt darunter. Der Strom fließt am liebsten 
möglichst nahe an der Signalleitung auch zurück durch die Masseleitung, 
je schwieriger du das machst, desto eher hast du Probleme.

Bei einem 32 MHz Digitalsignal ist das allerdings ziemlich unkritisch.

??? schrieb:
> Highii H. schrieb:
>> SPI kommunizieren maximalen Ströme sind 20mA.
> 20mA durch die Datenleitungen? Wieso das?

Stimmt... Durch die Datenleitung gehen keine 20mA. Das sind die LEDs.

@ Highii H. (highii)

>ich möchte mehrere ICs auf einer Lochrasterplatine verlöten, die über
>SPI kommunizieren und bei denen Frequenzen bis 32Mhz auftreten. Vcc ist
>3.3V, die maximalen Ströme sind 20mA.

32 MHz sind schon recht flott. Da muss man sich um das THema 
Wellenwiderstand kümmern.

>Muss ich spezielle Leiterbahnen verwenden? Mindest-Durchmesser?

Nein. Das wichtigeste ist die Masseführung nah zum Signal. 
Impedanzgerechten Aufbau kriegt man bei Lochraster so oder so nicht hin.

>Material? Maximale Längen von Leiterbahnen?

"Fasse dich kurz" ist auch beim Layout keine schlechte Idee.

>Muss ich irgendwas beachten,
>wenn ich zwei Leiterbahnen (RM 2.54mm) nebeneinanderlege, bei denen
>Frequenzen von 32Mhz durchgehen (beeinflussen die sich gegenseitig)?

Jain.

Highii H. schrieb:
> ich möchte mehrere ICs auf einer Lochrasterplatine verlöten, die über
> SPI kommunizieren und bei denen Frequenzen bis 32Mhz auftreten.

Wenn die SPI Kommunikation ausschließlich auf der Platine stattfindet, 
ist das kein Problem. Kritischer wird es, wenn du ungeschirmte Leitungen 
anschließt.

Nemesis schrieb:
> Bei 32Mhz kann die Impendanz schon auffällig werden, aber die kann
> man berechnen und kann auch Signale messen, wenn man die Geräte hat
> und weiß wie man das misst. Sind denn Grundlagen zum Wellenwiderstand,
> Reflektionen, Leitungsabschluss, Signaldämpfung, Neben/Übersprechen,
> parasitären Kapazitäten, vorhanden?
> Wenn nicht, würde ich mal an das Leiterplattendesign noch gar nicht
> denken.

Ach komm, 32 MHz. Eine Masseleitung daneben und alles ist gut, alles 
weitere ist total übertrieben. Ob die Impeanz dann um einen Faktor 3 
daneben liegt interessiert bei der Frequenz kein Aas.

Du kannst die Signale zum Beispiel durch zwei verdrillte Drähte (einer 
Masse, einer Signal) über die Platine führen. Dann den Masse-Draht lokal 
an die Massen von SPI-Master und SPI-Slave anschließen. Das funktioniert 
garantiert.

Nemesis schrieb:
> Da gibts dann trotzdem sicher noch ein paar Möglichkeiten Fehler
> zu machen, bzw. einzubauen, wenn man die Grundlagen nicht kennt.
Klar. Aber diese "wenn du nicht diese fünfzehn Bücher gelesen und drei 
Jahre Vorlesungen zu dem Thema gehört hast darfst du nicht eine 
Schaltung zusammenstecken und dann mal eine Frage stellen"-Einstellung 
ist eine generelle Krankheit in diesem Forum ... das ist auch nicht die 
Wahrheit. Die Frage ist doch einfach und klar formuliert, die Antwort 
ist ebenso einfach, wo ist das Problem? Warum muss der TO jetzt 
unbedingt alle Grundlagen verinnerlicht haben? Klar ist es von Vorteil, 
aber es muss nicht unbedingt sein. Das kommt ja auch mit der Zeit.

Wenn er jetzt ein 25 GHz-Microstrip-Design aufbauen wollte wäre diese 
Haltung gerechtfertigt, aber bei einem ollen SPI-Signal mit 32 MHz halt 
nicht. Da reichen ein, zwei Faustregeln, da muss man nicht alles 
verstanden haben.

Sven B. schrieb:
> Klar. Aber diese "wenn du nicht diese fünfzehn Bücher gelesen und drei
> Jahre Vorlesungen zu dem Thema gehört hast darfst du nicht eine
> Schaltung zusammenstecken und dann mal eine Frage stellen"-Einstellung
> ist eine generelle Krankheit in diesem Forum ...
Stimmt zwar aber

> ... Warum muss der TO jetzt
> unbedingt alle Grundlagen verinnerlicht haben?
das hat ja hier auch niemand behauptet.

Michael S. schrieb:
>> ... Warum muss der TO jetzt
>> unbedingt alle Grundlagen verinnerlicht haben?
> das hat ja hier auch niemand behauptet.

Nemesis schrieb:
> Bei 32Mhz kann die Impendanz schon auffällig werden, aber die kann
> man berechnen und kann auch Signale messen, wenn man die Geräte hat
> und weiß wie man das misst. Sind denn Grundlagen zum Wellenwiderstand,
> Reflektionen, Leitungsabschluss, Signaldämpfung, Neben/Übersprechen,
> parasitären Kapazitäten, vorhanden?
> Wenn nicht, würde ich mal an das Leiterplattendesign noch gar nicht
> denken.

Ich sehe das auch eher unproblematisch. Wenn es nur darum geht, 3 Chips 
auf der Platine per SPI zu verbinden ist das doch absolut unkritisch. 
Der Sache mit den langen Leitungen schliesse ich mich da aber an.

@ avion23 (Gast)

>> Du kannst die Signale zum Beispiel durch zwei verdrillte Drähte (einer
>> Masse, einer Signal) über die Platine führen. Dann den Masse-Draht lokal
>> an die Massen von SPI-Master und SPI-Slave anschließen. Das funktioniert
>> garantiert.

>Bekomme ich da nicht Probleme, falls ich die Masse woanders noch
>verbinde?

Nein.

>Z.B. der verdrillte Draht mit Masse und Signal für SPI. GND ist an
>meinem Mikrocontroller noch wo anders verbunden. Ist das trotzdem in
>Ordnung?

Hier ja.

>Angenommen, ich hätte zusätzlich noch einen Leistungsverbraucher. Wie
>verhindere ich, dass die Leistungsmasse über die Signalmasse geht?

Sternförmige Masse zum Spannungsregler/Einspeisung.

WehOhWeh schrieb:
> Der hier z.B.:
> http://www.leiton.de/leiton-tools-impedanz-kapazitaets-kalkulator.html
>
> eine geschlosssene (unzerschnittene) Massefläche unterhalb deiner Leiter
> ist Pflicht.
>
> Immer bedenken:
> Ein sauberes Layout kostet fast nichts. Ein versemmelter EMV-Test beim
> TÜV 10k€.

Ähm ja, bei Lochraster.. Da macht man auch ständig EMV Tests und legt 50 
Ohm Leitungen.

Ich denke er sollte das einfach zusammenbauen, dann kann man sich das ja 
mit dem Oszi anschauen und hier posten. Aber wie gesagt, wenn das kurz 
bleibt, sehe ich da bei 32MHz noch kein Problem.
Die Chips die an SPI müssen möglichst nahe zusammen, kurze Leitung, dann 
passt das.

Sven B. schrieb:
> aber bei einem ollen SPI-Signal mit 32 MHz halt nicht. Da reichen ein,
> zwei Faustregeln, da muss man nicht alles verstanden haben.
So ist es. Den Rest lernt man dann bei der Fehlersuche und dem Debuggen 
dieses Designs...

Sni T. schrieb:
> sehe ich da bei 32MHz noch kein Problem.
"32MHz" und "Rechteck" ergeben sehr schnell 150MHz...

Und zum Thema "Signalintegrität" noch kurz ein Verweis auf den 
Beitrag "Re: Signalproblem bei langem Kabel"

WehOhWeh schrieb:
> Doch, 32MHz kann schon grenzwertig sein, weil SPI recht empfindlich ist.
SPI ist dann empfindlich, wenn der Abtastzeitpunkt und der 
Schiebezeitpunkt, kurz der SPI-Modus, nicht passt.

Lothar M. schrieb:
> "32MHz" und "Rechteck" ergeben sehr schnell 150MHz...

Also immer noch DC ;-)

Damit das Ganze noch funktioniert, muss das auch kein sauberes Rechteck 
mehr sein. Wenn er da kurze Leitungen verwendet, sollte sich die 
fehlende Anpassung nicht wirklich auf die Funktion auswirken.

Wenn's dann doch Probleme macht, kann man immer noch über Terminierungen 
oder je nach Applikation einer Reduzierung des SPI-Taktes nachdenken.
Aber für ein HF und EMV gerechtes Design würde ich auch kein Lochraster 
verwenden wollen. Richtige 50 Ohm Leitungen bekommt er da eh nicht hin, 
ausser er fängt an irgendwelche 2cm Koaxstückchen zu verbauen ;-)

Ich habe nun alles auf die Platine gelötet. Alles funktioniert 
wunderbar.

Gerne würde ich mir mal die Signale bzw. deren Güte aufm Oszi anschauen. 
Leider habe ich keins... Die Dinger Kosten aber auch viel

@ Highii H. (highii)

>Ich habe nun alles auf die Platine gelötet. Alles funktioniert
>wunderbar.

Das ging ja schnell. Meistens gibt es hier eher Probleme als 
Erfolgsmeldungen. Zeigst du uns den Kunstwerk, damit ggf. auch andere 
davon lernen können?

>Gerne würde ich mir mal die Signale bzw. deren Güte aufm Oszi anschauen.
>Leider habe ich keins... Die Dinger Kosten aber auch viel

Sowas kann man ausleihen bzw. bei anderen Leuten vor Ort messen. Uni, 
Firma, Amateurfunkerclub oder mal ne Anfrage hier, ob jemand in deiner 
Nähe so ein Oszi hat.

Bei der Messung dieser Frequenzen sollte man wissen was man tut. D.h. 
man braucht ein schnelles Oszi, hier im Bereich 300 MHZ++ und einen 
schnellen Tastkopf und das Wissen, wie man ihn richtig benutzt.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Oszilloskop#Tastk.C3.B6pfe_richtig_benutzen