Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PCB Layout Literatur


von Hannes (Gast)


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Hallo,

Of hört man im Bereich Platinen von Design-Regeln wie z.b. das ein Quarz 
nach bestimmten Regeln plaziert und angebunden sein sollte, oder man 
Spannungsregler weit von analogteilen setzen sollte.

Gibt es irgenwo eine Literatur welche so eine Art "Quick-Start-Guide" 
fürs Layouten ist? Also wo die wichtigsten Komponenten aufgeführt sind 
und mit was sie sich vertragen und was nicht. Auch wären wirklich 
aussagekräftige Angaben wichtig. Und was am wichtigsten ist.

Zurück zum Quarz gesehen wird oft geraten "möglichst nahe am Bauteil". 
Was ist "nah" in einer physischen Masseinheit. Wie wird "möglichst" 
definiert bzw. was soll alternativ anderst platziert werden.

Wenn man z.B. eine fixe Grösse der Platine hat und nicht alle Bauteile 
"optimal" platzieren kann, wo soll man zu erst abstriche machen. Schaut 
man sich z.b. moderne Smartphones an, wird da alles vom Spannungsregler 
über den Prozessor bis zum Funkmodul auf engstem Raum zusammengepfercht 
und funktioniert immernoch super.

Wer kann mir hier etwas empfehlen?

von Wühlhase (Gast)


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Was ich dir empfehlen kann, sind Grundlagen die es dir ermöglichen, 
vieles selber abzuschätzen und die Sinnhaftigkeit so mancher "Regel" zu 
hinterfragen.

Da wären:
EMV - Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen von Joachim 
Franz
First The Right Time von Lee Ritchey (gibts als Download)
Digital Signal Propagation - A Handbook of Black Magic von Howard 
Johnson

Letzteres hab ich noch nicht gelesen, soll aber gut sein.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Hannes schrieb:
> Zurück zum Quarz gesehen wird oft geraten "möglichst nahe am Bauteil".
> Was ist "nah" in einer physischen Masseinheit. Wie wird "möglichst"
> definiert bzw. was soll alternativ anderst platziert werden.

Viele Datenblätter solcher Bausteine geben explizite Instruktionen und 
Ratschläge zum Layout der Quarzschaltung und anderer Teile die eine 
gewisse Berücksichtigung erfordern. Z.B. möchte ich nur sachgerechte 
Abblockung der Vdd Pins oder Entkopplung von AVCC, was bei der 
Plazierung dieser Komponenten zu beachten ist, erwähnen und man tut gut 
diese Information zu berücksichtigen. Auch immer nach App Notes der 
Hersteller suchen. Viele Hersteller geben App Notes heraus die sich mit 
dem korrekten Design solcher Peripherie spezialisieren.

Beim Layout lernt man auch oft nur durch Fehler und da hilft nichts 
außer Erfahrungen in der Praxis zu sammeln, sich gute Arbeit anderer 
anzusehen und systematisch versuchen die Fehler Ursachen zu verstehen. 
Ein Lehrbuch kann auch nur generelle Ratschläge geben.

Jede Firma hat andere Layout Vorgaben. Frühere R&S Baugruppen der 70er 
und 80er Jahre hatten hauptsächlich Leiterbahnen mit 90 Grad Ecken. 
Heutzutage schreit man Zeter und Mordio darüber. Auch sind Designs der 
Jetztzeit meist sehr viel anspruchsvoller. MAnche Gepflogenheiten werden 
mit der Zeit veraendert oder aufgegeben.

Dann kommt noch dazu, daß es auch sehr auf die Schaltung ankommt. Wer 
PCs entwirft muß wissen wie man phasengleich ultraschnelle Differenziale 
Transmission lines mit einigen Gb an Geschwindigkeit zwischen den Chips 
verbindet, oder Display Port, Sata u.ae. Sachen wo die Toleranzen 
bezüglich Laufzeit zwischen Clock und Datenverbindungen und Impedanzen 
sehr kritisch sind. Hier wird die Leiterplatte zur Komponente und 
integraler Bestandteil der Schaltung.

Bei embedded gemischten Designs muß man sich immer Gedanken bezüglich 
Masseschleifen und Entkopplung zwischen Analog und Digital 
Funktionsgruppen machen. Mehrlagige LP sind diesbezueglich vorzuziehen 
weil sich nur da idealnahe Masse und Versorgungs Strukturen erzielen 
lassen. Das heisst natuerlich nicht, dass es nicht mit ein oder 
zweiseitigen LP geht. Die Mehrzahl der Konsumerelektronik beweis, dass 
viele Geraete auch so funktionieren koennen. Es es bedarf sehr grosser 
Erfahrung dort erfolgreich zu sein.

Man muss mit der Zeit die Faehigkeit bekommen elektrische Verbindungen 
nicht nur als Verbindung zwischen A und B zu sehen sondern mit dem 
geistigen Auge die HF technischen und Transmission Line Implikationen 
und parasitaeren Kapazitaeten und Induktivitaten zu erkennen und dann 
die Erfahrung zu haben wo es da moeglicherweise Komplikationen geben 
koennte und wo man die Regeln ohne grosses Risiko und Gefahr biegen 
kann. Erfahrung bedeutet in diesem Kontext zu wissen wo man sich strikt 
an Massregeln halten muss und dort wo man man bis zum Aeusserstenn die 
Massregeln stressen darf.

EMV Verträglichkeit ist ein anderes großes Thema. Da braucht man viel 
Erfahrung die man nicht Übernacht bekommt. Bücher helfen hier. Erfahrung 
und viel theoretisches Praxisverständnis ist unabkömmlich und natürlich 
dürfen die erforderlichen (teuren) Meßmittel nicht fehlen und das Wissen 
sie richtig anzuwenden.

Ich kann Dir nur raten, lerne mit der Praxis, lesen von Fachbüchern 
hilft Dir nur zum Teil. Erfahrungen müssen gut oder schlecht gemacht 
werden. Und wenn Du das große Glück hast mit erfahrenen Kollegen 
zusammenarbeiten zu können, die auch ihr Wissen weiterzugeben willig 
sind, kann man auch dort sehr viel Relevantes dazu lernen und sich 
glücklich schätzen. Und dann brauchst Du auch noch einen Chef, der 
versteht, daß beim Hobeln, Späne abfallen und ab und zu ein Design in 
die Hosen geht. Manchmal ist es besser sein Hausaufgabe zu machen und 
den ersten Prototypen ohne Analyseparalyse zu erstellen, Testen und 
Vermessen und dann die nächste Bord entsprechend zu verbessern. Das geht 
meistens schneller als 500% mehr Zeit am Anfang reinzustecken und dann 
doch noch einige Sachen verbessern zu müssen.

Um dieses Lehrgeld kommt kein Designer herum, ganz gleich wie 
hochtrabend und perfekt sie sich geben:-) *)

*) Das ist jetzt wirklich nicht Böse gemeint

von georg (Gast)


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Wühlhase schrieb:
> Digital Signal Propagation - A Handbook of Black Magic von Howard
> Johnson
>
> Letzteres hab ich noch nicht gelesen, soll aber gut sein.

Das heisst "High Speed Digital Design - A Handbook of Black Magic" von 
Howard Johnson und Martin Graham.

Das ist gut, aber nur wenn man sich mit wirklich schnellen Signalen 
befassen muss. Also wenigstens einige zig MHz.

Georg

von P. S. (namnyef)


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georg schrieb:
> Das heisst "High Speed Digital Design - A Handbook of Black Magic" von
> Howard Johnson und Martin Graham.
>
> Das ist gut, aber nur wenn man sich mit wirklich schnellen Signalen
> befassen muss. Also wenigstens einige zig MHz.

Naja, heutzutage ist es eher unwahrscheinlich, dass man sich nicht mit 
High-Speed beschäftigen muss. 0815-CMOS-Ausgänge schalten mittlerweile 
so schnell, dass man schon in den High-Speed-Bereich kommt, wenn die 
Leitungen mal ein paar cm länger sind. Irgendeine SPI oder so, wo das 
sehr schnell wichtig wird, hat man leicht mal auf dem Board.

von Alexander S. (alesi)


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Hannes schrieb:
> Zurück zum Quarz gesehen wird oft geraten "möglichst nahe am Bauteil".
> Was ist "nah" in einer physischen Masseinheit. Wie wird "möglichst"
> definiert bzw. was soll alternativ anderst platziert werden.

Etwas dazu gibt es hier
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/33-Quarz

von Klaus R. (klara)


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Hannes schrieb:
> Wer kann mir hier etwas empfehlen?

https://docs.toradex.com/102492-layout-design-guide.pdf
mfg klaus

von Alexander S. (alesi)


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Eine ähnliche Frage gab es z.B. hier schon einmal
Beitrag "suche gutes Buch über Layout-Techniken"

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