Massefläche bei LC Filter ~25MHz

[Sebastian (Gast)]

Hallo

wie sieht es eigentlich beim Layouten von Platinen für Filter bezüglich 
Massefläche aus?

Sollte man sie hier grundsätzlich weglassen wegen den (meist 
ungewollten) Kapazitäten, oder sollte man einfach etwas mehr Abstand zu 
den Leiterbahnen einstellen?

Danke
Mfg Sebastian

[Ingo L. (corrtexx)]

HF und Masseflächen vertragen sich oft nicht... Ich würde sie weg lassen

[Bernhard S. (gmb)]

Grundsätzlich ist eine breite Masse sinnvoll. Bedenke: Die Masseführung 
ist genauso wichtig wie die Signalführung.

Auch bei deinem 25 MHz Filter (was soll es denn werden?) würde ich die 
breite Masse behalten. Zumindest reduzierst du die Umgebungsabhängigkeit 
deines Filters. Ansonsten kannst du durch Hand-Auflegen die 
Filtercharakteristik beeinflussen...

[Possetitjel (Gast)]

Ingo L. schrieb:

> HF und Masseflächen vertragen sich oft nicht

Wer behauptet das? (Das ist eine ernstgemeinte
Frage.)

[Nils P. (torus)]

Sebastian schrieb:
> Sollte man sie hier grundsätzlich weglassen wegen den (meist
> ungewollten) Kapazitäten, oder sollte man einfach etwas mehr Abstand zu
> den Leiterbahnen einstellen?

Ich hab die Masseflächen immer da gelassen und damit keine Probleme 
gehabt.

Was die Verstimmung durch parasitäre Kapazitäten angeht: Wenn dein 
Tuning kritisch ist, dann musst Du nach der ersten Bestückung den Filter 
eh nochmal ausmessen und nachtunen. Hand bestückt und per Machine 
bestückt macht schon gerne mal 2pF Unterschied aus.

Plan beim Layout also Pads für parallele Kondensatoren ein, damit Du 
beim Nachtunen auch die Chance hast die passende Kapazität auf die 
Platine zu bringen.

Je nach Güte musst Du diesen Prozess auch zwei mal machen. Kommt vor.

Wenn es ein Einzelstück ist, dann kannst Du dir das natürlich sparen.

[Michael D. (sirs)]

Nils P. schrieb:
> Hand bestückt und per Machine
> bestückt macht schon gerne mal 2pF Unterschied aus.
Woher kommt das? Durch ungenauere Platzierung?

@ corrtexx: NEIN! Masseflächen müssen immer mit einbezogen werden bei 
höheren Frequenzen wegen dem Bezugspotential und der Abstrahlung 
einzelner Leitungselemente! Wenn du die Masse weglässt, muss du auch die 
Leiterbahnbreite und alles mögliche ändern um dem Wellenwiderstand nicht 
zu ändern. Gibt für sowas auch extra Rechner, aber das ist ein anderes 
Thema. HF-Layout ist pervers bei sowas. Sie vertragen sich, aber man 
muss genau wissen wie.

Vorteil des TO: 25 MHz sind nicht hoch. Da wird das Weglassen der Masse 
noch nicht auffallen. Es wird den Filter zwar etwas verstimmen, aber 
nicht so hart wie zb bei mehreren GHz.
Vergleicht mal die Werte der gewünschten Filterbauteile und der 
unerwünschten Parasiten. Und bedenkt die Toleranzen! Nachmessen wird man 
deshalb sowieso mal müssen, daher ist das die beste Option.

[Ralph B. (rberres)]

Grundsätzlich ist bei HF-Schaltungen eine Massefläche über die gesamte 
Leiterplatte beidseitig vorzuziehen. Die beiden Seiten sind aber an 
möglichst vielen Stellen Insbesonders an den Stellen wo die Schaltung 
auf Masse zugreift durchzukontaktieren.

An 50 Ohm Leiterbahnen ist sogar links und rechts der Leiterbahn in 
regelmäßigen Abständen eine Durchkontaktierung zu setzen.

Wer die Masseflächen bei HF Schaltungen komplett weglässt, darf sich 
nicht wundern, wenn die Schaltung nicht genau das tut was sie soll.

Masseflächen haben auf Grund seiner enormen Breite eine geringe 
Induktivität pro mm Leiterbahnlänge.

je schmaler und länger eine Leiterbahn ist, desto größer wird seine 
Induktivität.

Man kann sich leicht in LTspice überprüfen was Induktivitäten in Reihe 
zum Masseanschluss ausmachen. Insbesonders wenn mehrere Masseanschlüsse 
einer Schaltung über eine gemeinsame Induktivität an Masse liegt.

Das gilt schon selbst für so niedrige Frequenzen wie 25MHz dessen 
Wellenlänge ja weit kleiner als im  10m Bereich liegen, wenn man die 
Verkürzung durch das Dielektrikum des Leiterplattenmaterials mit 
berücksichtigt.

Ralph Berres

[Günter Lenz (Gast)]

Ingo Less schrieb:
>HF und Masseflächen vertragen sich oft nicht... Ich würde sie weg lassen

Unsinn, Hf-schaltungen werden durch großzügige Masseflächen erst
richtig stabil. Es gibt extra für HF-Schaltungen zweiseitige
Experimentierplatinen, wobei eine Seite komplett als Massefläche
ausgeführt ist. Dann kommen diese Schaltungen noch in Abschirmgehäuse,
also noch mehr Massefläche.

[Test (Gast)]

Ingo L. schrieb:
> HF und Masseflächen vertragen sich oft nicht... Ich würde sie weg lassen

Das ist mit Abstand der größte Blödsinn den ich je gelesen habe. Geh auf 
irgend eine Website von einem HF-Hersteller, nimm dir ein Bauteil und 
schau dir den Layout-Vorschlag an. Da wirst du von Masse und Massevias 
nur so erschlagen.

Der Grund ist einfach: Wo Strom hin fließt, muss er auch wieder zurück. 
Wenn der Massepfad schlecht ist (geringer Querschnitt -> hoher 
Widerstand, hohe Induktiviät) wird natürlich das Gesamtsystem kaputt 
gemacht. Probier es aus - nimm ein Oszi und schau ein Rechtecksignal an 
(von mir aus auch das aus dem Taktgenerator am Oszi zum Tastkopf 
einstellen). Mit dem Masseclip den der Tastkopf dran hat. Dann 
verlängere diesen Masseclip um 20 cm und schau dir das Signal nochmal 
an.

Wieso nimmt man Kupferflächen? Es ist sehr schwer vorherzusagen (und 
wenn überhaupt simulierbar) wo der Strom genau auf einer Massefläche 
zurückfließen  will. Gibt man ihm eine Massefläche wählt er selbst den 
besten Weg (innerhalb der Massefläche). Je höher die Frequenz, desto 
eher fließt der Rückstrom direkt in der Nähe des Hinstroms. Wenn dieser 
Weg (aus elektrischer Sicht) "verbaut" ist (Ausschnitte im Kupfer) muss 
der Strom einen Umweg fließen. Das resultiert in einem höheren 
Widerstand / Induktivität (HF-Betrachtung, kein DC) und einer 
entsprechenden Degradierung des Signals. Darum macht man getreu dem 
Motto viel hilfe viel einfach viel Masse hin. Die parasitäre Kapazität 
die man damit einführt ist bedeutend weniger schlimm als die parasitären 
Elemente die man sich mit einer schlechten Masseführung einhandelt.

[HST (Gast)]

Ich kann mich den Vorrednern nur anschließen. Masseflächen sollten so 
breitflächig wie möglich ausgelegt werden, sonst gibt e, speziell bei 
Filtern "wunderschönes" Übersprechen mit entsprechenden 
Kurvenverzerrungen durch Streuinduktivitäten (Verkopplungen).

Anbei ein Beispiel eines 20MHz-LPF im fliegenden Aufbau, aber auf einer 
durchgehenden Massefläche. (Die Sperrdämpfung kann hier durch ein bis 
zwei Abschirmungen zwischen den Stufen locker auf über 100db gebracht 
werden).