Hallo.
Ich habe eine Schaltung welche Kräfte mit Dehnungsmessstreifen erfasst.
(Verstärker, ADC, etc.) Die Schaltung ist eigenlich komplett analog und
funktioniert auch schon.(Versorgung momentan noch durch Labornetzteil)
Um möglichst wenig Störungen in die analogen Signale zu bekommen habe
ich die Spannungswandler auf eine extra Platine verfrachtet.(Diese wird
gerade gelayoutet) Auf der extra Platine ist auch der digitale
Schaltungsteil für die Auswertung. Die zwei Platinen sind mit
Flachbandkabel untereinander verbunden. Jetzt habe ich schon öfter
aufgeschnappt, dass die Masseflächen vom Leistungsteil vom Rest getrennt
werden sollte. Ich habe es nach langem hin und herschieben geschafft
alle Bauteile auf einen Layer zu bekommen. Also keine Signale auf dem
zweiten Layer. Den zweiten Layer habe ich dann komplett als Masse
ausgelegt. Jetzt stellt sich mir die Frage ob es sinnvoll ist die
Massefläche unterhalb der verschiedenen Schaltungen aufzuteilen.
Komplett trennen geht natürlich nicht. Aber bringt es etwas wenn die
Massefläche von den Spannungsreglern wie im Anhang gezeigt nur mit einem
Steg mit der restlichen Masse verbunden ist. Oder kann man sich solche
Maßnahmen sparen? Ich weiß ist nur eine PowerPoint Zeichnung aber zum
grundlegenden Klären könnte es ja evtl. beitragen. Das rote soll die
Massefläche sein.
Vielversprechender wäre dem Analogteil eigene Spannungsregler zu gönnen.
Max K. schrieb:> (Verstärker, ADC, etc.) Die Schaltung ist eigenlich komplett analog und> funktioniert auch schon.
Ein ADC ist kein Analogbaustein.
Joe F. schrieb:> Ein ADC ist kein Analogbaustein.
Korrekt. Deswegen auch das "eigentlich". Der ADC liegt aber ganz am Rand
der Platine und die digitale Schnittstelle geht von dort direkt über ein
Flachbandkabel raus. Sollte so möglichst wenig in den Analogteil
streuen.
Max K. schrieb:> Joe F. schrieb:>> Ein ADC ist kein Analogbaustein.>> Korrekt. Deswegen auch das "eigentlich". Der ADC liegt aber ganz am Rand> der Platine und die digitale Schnittstelle geht von dort direkt über ein> Flachbandkabel raus. Sollte so möglichst wenig in den Analogteil> streuen.
Genau das ist aber so nicht der Fall. Der ADC gehört in den
Digitalbereich, und sofern er keine getrennten Versorgungspins für
digital und analog hat, sollte er auch aus dem Supply für den
Digitalteil gespeist werden.
Insgesamt ist das Konzept 2 Platinen mit Kabel zu verbinden auch
tendenziell schlechter, als alles auf eine Platine zu machen.
Joe F. schrieb:> Genau das ist aber so nicht der Fall. Der ADC gehört in den> Digitalbereich,
Dazu habe ich diverse Meinungen gelesen und habe mich schussendlich
entschieden den ADC auf den Analogteil zu legen. Bei vielen
Evaluationsboards liegt der ADC auch mit auf der analogen Platine und
die ganze Peripherie zur Auswertung auf einem Mutterboard.
Joe F. schrieb:> und sofern er keine getrennten Versorgungspins für> digital und analog hat, sollte er auch aus dem Supply für den> Digitalteil gespeist werden.
Wird getrennt versorgt. Der 5V Regler ist nur für analoge Komponenten
und den analogen Teil des ADCs. Der andere Regler versorgt alles
digitale und den Digitalteil des ADCs.
Joe F. schrieb:> Insgesamt ist das Konzept 2 Platinen mit Kabel zu verbinden auch> tendenziell schlechter, als alles auf eine Platine zu machen.
Das liegt an den Rahmenbedingungen. Eine Platine ist nunmal auch größer
als Zwei (klar insgesamt nicht), und lassen sich somit flexibler
anordnen. Sonst wäre ich nicht auf die Idee gekommen da überhaupt
irgendwas zu teilen.
Also eine Antwort direkt dazu kann ich dir nicht geben. Dafür ist meine
Erfahrung zu gering. Aber ich hätte eine Idee, wie du es testen
könntest:
Du "trennst" dein GND-Layer so wie vorgesehen und fügst für einen
Prototypen Pads am Rand hinzu. Und damit kannst du dann testen, ob es
einen Unterschied macht zwischen "getrennt" und geschlossen (Pads nah
beieinander, dann kannst du die einfach löten und hast eine geschlossene
Fläche).
Was ist der Grund das GND-Layer nicht durchgängig zu machen bzw. was
erhoffst du dir davon? Bessere Werte für EMV?
Alexander W. schrieb:> Was ist der Grund das GND-Layer nicht durchgängig zu machen bzw. was> erhoffst du dir davon? Bessere Werte für EMV?
Danke. Ich dachte dass die Schaltfrequenz von den Reglern auf der
Massefläche möglichst wenig auf die umliegende Digitalschaltung
übergreift. Das war der Grund warum ich auch den 5V Spannungsregler von
meiner analogen Platine "entfernt" habe.
Alexander W. schrieb:> Du "trennst" dein GND-Layer so wie vorgesehen und fügst für einen> Prototypen Pads am Rand hinzu. Und damit kannst du dann testen, ob es> einen Unterschied macht zwischen "getrennt" und geschlossen (Pads nah> beieinander, dann kannst du die einfach löten und hast eine geschlossene> Fläche).
Gute Idee. Aber in Eagle gibt es keine Möglichkeit Pads nur im Layout
einzufügen. Zumindest ist mir keine bekannt. Würde mir ungerne zig Pads
in meinen Schaltplan einfügen.
Max K. schrieb:> Wird getrennt versorgt. Der 5V Regler ist nur für analoge Komponenten> und den analogen Teil des ADCs. Der andere Regler versorgt alles> digitale und den Digitalteil des ADCs.
Das ist aber in deine Grafik anders dargestellt. Da versorgt der 5V
Regler auch den Digitalteil.
Max K. schrieb:> Ich dachte dass die Schaltfrequenz von den Reglern auf der> Massefläche möglichst wenig auf die umliegende Digitalschaltung> übergreift.
Wesentlich hierbei ist, dass die Schaltregler gut layoutet sind. Die
geschalteten Strompfade müssen minimiert werden, und die (lokale) GND
Anbindung aller kritischen Elemente gut realisiert sein, so dass die
Störungen in den Eingangs- und Ausgangskapazitäten landen.
Die Hersteller der Regler stellen im Datenblatt oder in einer
Application-Note meist bereits ein in dieser Hinsicht ideales Layout
vor, an das man sich halten sollte.
Dem Digitalteil werden die übrigbleibenden Störungen auf GND am
allerwenigsten ausmachen.
Als zusätzliche Maßnahme könntest du dein Analogboard mit Ferrit-Beads
abkoppeln (in den Stromversorgungsleitungen, in der GND Verbindung, in
den Datenleitungen).
Max K. schrieb:> Aber in Eagle gibt es keine Möglichkeit Pads nur im Layout> einzufügen. Zumindest ist mir keine bekannt.
Statt Lötaugen kannst du einfach große Vias plazieren, wenn du einfach
nur lötbare Stellen auf der GND Fläche haben möchtest, zeichnest du
einfach Rechtecke auf den Solderstop-Layer. An dieser Stelle wird die
Lötstoppmaske dann ausgespart, und du kannst direkt auf das Kupfer
löten.
Alexander W. schrieb:> Was ist der Grund das GND-Layer nicht durchgängig zu machen bzw. was> erhoffst du dir davon? Bessere Werte für EMV?
Hast Du jemals erlebt, das Schlitze in der Masse die EMV besser machen?
Getrennte Layer können interne Überkopplungen reduzieren (digital stört
analog). Das lässt sich aber fast immer auch durch vernünftiges Routing
erledigen. Mit dem Wissen, dass der (ungehinderte) Rückstrom immer unter
dem Hinleiter entlang fliesst, kann man auch bei gemeinsamer Massefläche
Strompfade so sortieren, dass empfindliche Schaltungsteile nicht
beeinflusst werden.
Joe F. schrieb:> zeichnest du> einfach Rechtecke auf den Solderstop-Layer. An dieser Stelle wird die> Lötstoppmaske dann ausgespart, und du kannst direkt auf das Kupfer> löten.
Super Tipp. So werde ich es machen. Habe zwischen den Rechtecken 0,8 mm
Platz gelassen. Das sollte sich mit Zinn denke ich noch verbinden
lassen.
Max K. schrieb:> So werde ich es machen. Habe zwischen den Rechtecken 0,8 mm> Platz gelassen. Das sollte sich mit Zinn denke ich noch verbinden> lassen.
Meinst du zwischen den GND Flächen ist 0.8mm ausgespart, und die willst
du dann mit Lötzinn brücken?
0.8mm kommt mir recht viel vor, flüssiges Zinn hat eine ziemliche
Oberflächenspannung.
Es gibt aber auch selbstklebende Kupferfolie mit leitendem Kleber.
Das ist eigentlich ideal für solche Experimente, kann man schnell
draufkleben und wieder abziehen, und es bildet eine recht großflächige
Verbindung.
Masse.png
(4,9 KB)
