Leiterbahnwiderstand berechnen

Kai Gast #5105541
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Hallo,

ich suche ein Tool um Widerstände von Stromversorgungsleitungen zu 
berechnen.

Eingabe:
- Gerber file von einer Lage mit der Leitung. Alternativ: z.B. Eagle 
File.
- Kupfer Schichtdicke (z.B. 18um)
- 2 Punkte zwischen denen ich den Widerstand berechnen will

Ausgabe:
- Widerstand = DC Impedanz der Leitung

Die Leiterbahnstrukturen sind recht komplex, teilweise sind es dicke 
Polygone, kurz vor dem Zuführen zum IC wird es immer dünner.

Hintergrund des ganzen:
Spannungsversorgung eines SOCs. Hier sind dank enger Toleranzen und 
Effekten wie Lasttransienten 25mOhm schon zuviel und ich will vor dem 
Design schon sicherstellen, dass alles im Lot ist.

Kennt jemand solch ein Tool, oder hat eine alternative Idee?

Perfekt waere es natürlich, wenn auch Visa mit berücksichtigt werden, 
aber ich wäre durchaus erstmal über eine einzelne Lage sehr glücklich.

Gruesse,

Kai
Antwort Zitieren Bearbeiten Thread verschieben Thread sperren Anmeldepflicht aktivieren Anpinnen Thread löschen Thread mit anderem zusammenführen Beitrag melden
npn Gast #5105581
Lesenswert?
• ▲
▼ 
npn schrieb:
> Kai schrieb:
>> Ausgabe:
>> - Widerstand = DC Impedanz der Leitung
>
> Es gibt keine "DC-Impedanz". Die Impedanz ist der
> Wechselstromwiderstand.
>
> Was möchtest du jetzt wissen?
> Den ohmschen Widerstand (DC) oder den Wechselstromwiderstand?

Ich nehme an, daß du den DC-Widerstand suchst.
Dafür ist das "Saturn PCB Toolkit" gut geeignet.
http://www.saturnpcb.com
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Stefan S. #5105589
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Kai schrieb:
> Lasttransienten 25mOhm schon zuviel und ich will vor dem Design schon
> sicherstellen, dass alles im Lot ist.

Da hilft dir aber ein niedriger DC-Widerstand nur bedingt, wenn die 
Impedanz zu hoch ist.

Und 25mOhm sollen zu viel sein?!
Um 0,1 Volt Spannungsabfall zu haben müssen schon 4 Ampere fließen...

Ich denke, da macht eher die IMPEDANZ dir einen Strich durch die 
Rechnung. Eben weil diese bei Transienten oftmals mehr zu Buche schlägt 
als der DC Widerstand.
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
K. S. #5105622
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Wie schon geschrieben ist das kritische bei schnellen Digitalschaltungen 
die Impedanz der Zuleitung. Wenn das ganze wirklich so kritisch ist wie 
du schreibst (leider hast du das SOC nicht genannt) verwendet man 
(mehrere) Lagen separat für die Stromversorgung. Da hat man dann 
zusammen mit entsprechenden Abblockkondensatoren eine niederimpedante 
Stromversorgung. Der ohmsche Widerstand der Zuleitung ist i.d.R nicht 
das große Problem.

Häufig macht der Hersteller des IC konkrete Layoutvorschläge im 
Datenblatt, da kann man sich schon mal dran orientieren.
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Kai Gast #5105640
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Ich wollte jetzt keine Grundsatzdiskussion aufreissen. Wenn jemand 
schonmal probiert hat ein SOC mit 1.2V +-5% auf IC Ball-Level zu 
versorgen und alle Effekte wie Lasttransienten, Load und Line 
regulation, ... sich angeschaut hat wird mich bestimmt verstehen.

Die Leiterbahnwiderstaende im 2 stelligen mOhm Bereich werden relevant 
und gehören in die Gesamtbetrachtung mit rein. Ich habe auch nicht vor 
NUR auf die Widerstände zu schauen.

Bei komplexen Leitungszügen ist es nicht mehr einfach von Hand 
durchzurechnen.

Das ganze geht dann in eine Gesamtbetrachtung ein, zusammen mit allen 
anderen teils genannten Effekten.

SaturnPCB schau ich mir direkt an. Gibt es auch etwas auf Opensource 
Basis?

Gruesse,

Kai
Sorry, ich komme aus dem Englischsprachigem Raum. Zumindest bisher wurde 
in meiner Umgebung impedance als generelle Bezeigung für rein reelle, 
aber auch komplexe Widerstände genutzt.
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Kai Gast #5105667
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Hinweis: Die AC Impedanz will ich bewusst nicht berücksichtigen. Mir ist 
klar, dass das ganze wichtig ist, allerdings glaube ich nicht daran, 
dass sich diese halbwegs korrekt bestimmen lässt ohne genau die 
Impedanzen der ICs an sich zu kennen, bzw. gute Ersatzschaltbilder zu 
haben und vertraue hier lieber auf Messungen. Zudem wird es bei einem 
kompletten Powertree mit zig Bauteilen in dem Versorgungs-netzwerk recht 
komplex und S-Parameter oder ähnliches der ganzen Bauteile müssen 
vorliegen.

Daher die Strategie erstmal auf DC alles gut hinzubekommen, etwas Marge 
zu belassen und den Rest im finalen Design zu optimieren. Ein 2. 
Durchlauf ist sowieso geplant.
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Georg Gast #5105886
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Kai schrieb:
> Die Leiterbahnstrukturen sind recht komplex, teilweise sind es dicke
> Polygone

Dafür wird man einen 3D-Fieldsolver brauchen. Direkt Gerber eingeben 
geht natürlich nicht, es wird das Kupfer in 3D benötigt und Einspeise- 
und Abgabepunkt für den Strom.

Meines Wissens hat IBM sowas. Ist auf jeden Fall ein grösseres Projekt.

Georg
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Uwe N. #5106510
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Wenn Geld keine Rolle spielt, dann ist HyperLynx aus dem Mentor Imperium 
eine Möglichkeit der Analyse.

Ansonsten sind Power Planes ein gutes Mittel, die Stromversorgung 
niederimpedant zu halten. Idealerweise sollten die Vcc und GND Lage so 
dicht wie möglich zueinander liegen (<100µm).
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Falk B. #5106606
Lesenswert?
• ▲
▼ 
@ Kai (Gast)

>klar, dass das ganze wichtig ist, allerdings glaube ich nicht daran,
>dass sich diese halbwegs korrekt bestimmen lässt ohne genau die
>Impedanzen der ICs an sich zu kennen, bzw. gute Ersatzschaltbilder zu
>haben und vertraue hier lieber auf Messungen.

Dann tu das doch auch im DC Fall. Laß eine Platine herstellen und miß 
dort mittels Vierdrahtmessung.

> Zudem wird es bei einem
>kompletten Powertree mit zig Bauteilen in dem Versorgungs-netzwerk recht
>komplex und S-Parameter oder ähnliches der ganzen Bauteile müssen
>vorliegen.

Man kann alles übertreiben. Eine Messung am realen Objekt ist hier 
wahrscheinlich deutlich einfacher und ausreichend.
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Thread beobachten

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

Bestehender Account

oder

Mit Google-Account einloggen

Noch kein Account?

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren