Signal-Rückflusspfad / Signal-Return-Path

Markus schrieb:
> a.) der Rückpfad orientiert sich zwischen Track und GND, also der
> Energietransport über das Feld im PCB Substrat.

Nein, jedenfalls nicht immer. Hat man z.B. in einem Multilayer eine 
Signalleitung zwischen 2 GND-Ebenen (Stripline, eine übliche 
Konfiguration), so fliesst der Rückstrom anteilig über BEIDE GND-Lagen - 
je nach Abstand. Ist eine der Lagen an einer Stelle unterbrochen, hat 
der Rückstrom ein Problem und damit auch der Designer. Ist eine der 
Lagen oder beide zwischen Leiterbahnen geflutet ist das kaum vermeidbar.

Im Prinzip gilt das auch bei GND- und VCC-Lage, vorausgesetzt die 
VCC-Lage ist HF-mässig gleich GND, was von ausreichend vielen 
Stützkondensatoren abhängt und beliebig kompliziert werden kann.

Grundlegend ist die Tatsache, dass der Rückstrom unter der Signalleitung 
verläuft, sofern möglich, und jede Abweichung davon die 
EMV-Eigenschaften verschlechtert (weil dann die Fläche der Stromschleife 
grösser wird). Bei einer Signalleitung über einer durchgehenden GND-Lage 
ist die Fläche minimal.

Georg

ok...das versteh ich schon...

Aber woran orientiert sich der Rückstrom in dem Fall wenn man eine CPWG 
hat:
http://wcalc.sourceforge.net/cgi-bin/coplanar.cgi

Bei der aber auf Top die Flutung = Powerplane ist? Verläuft das Feld 
trotzdem zwischen Top und GND darunter? Oder nur auf Top zwischen Track 
und der Power Flutung?

Ich verstehe deine Frage nicht.

Aber falls ich deine Frage richtig errate: Dann fließt der Strom halt 
anders herum. Du kannst genauso gut gar keine Gnd-Plane haben, dafür 
aber eine VCC-Plane.

Beispiel mit folgendem Lagenaufbau:

- - - Signal 1
----- Vcc +5V
----- Gnd
- - - Signal 2

Wie gesagt - die Ströme fließen dann einfach anders herum.

Markus schrieb:
> Verläuft das Feld trotzdem zwischen Top und GND darunter? Oder nur auf
> Top zwischen Track und der Power Flutung

du hast sowohl feldlinien zwischen top und GND als auch zwischen der 
Leitung und der umgebenden Vdd-Flutung. Der Rückstrom fließt über beide.

Achim S. schrieb:
> Markus schrieb:
>> Verläuft das Feld trotzdem zwischen Top und GND darunter? Oder nur auf
>> Top zwischen Track und der Power Flutung
>
> du hast sowohl feldlinien zwischen top und GND als auch zwischen der
> Leitung und der umgebenden Vdd-Flutung. Der Rückstrom fließt über beide.

Hi Achim,


ob das so von Vorteil ist? Eigentlich möchte ich das nicht, eigentlich 
hätte ich gerne Folgendes:

- Rückpfad definiert auf der GND Plane darunter
- keine ungewollten Pfade in der Powerplane, die die Versorgung 
beeeinflussen
- kenne bisher nur Signal + GND Flutung, mit dem Hintergedanken dass die 
Abstrahlung nach Außen bzw. Kopplung auf andere Leiterbahnen minimiert 
wird
- PowerPlane Flutung ist für mich neu, hat aber eben den Charme dass ich 
dadurch keinen der anderen Layer damit belegen muss.

Lagenaufbau:

--- - --- Signal + PowerPlane
--------- GND Plan
.
.
.

Wenn ich nun die Clearance zwischen Signaltrack und der Powerplane 
vergrößere, und der Abstand zur GND-Plane darunter geringer ist, dann 
sollte sich doch das Feld nur auf Signal&GND ausbilden. Fragt sich jetzt 
nur, wie groß die Clearance sein muss.

Mir kommt es auch etwas seltsam vor, in der Literatur und in den 
Vorträgen hört man immer nur was vom Return-Path über darunter liegende 
Layer, aber niemals etwas über Rückpfade die auf horizontaler Achse 
daneben sich ausbilden!

Markus schrieb:
> ob das so von Vorteil ist?

nein, überhaupt nicht.

Markus schrieb:
> Wenn ich nun die Clearance zwischen Signaltrack und der Powerplane
> vergrößere, und der Abstand zur GND-Plane darunter geringer ist, dann
> sollte sich doch das Feld nur auf Signal&GND ausbilden.

Ja

Markus schrieb:
> Fragt sich jetzt
> nur, wie groß die Clearance sein muss.

Lass einfach mal einen Impedanzrechner für die verschiedenen 
Leiterbahnanordnungen laufen. Dann siehst du, dass sehr schnell das Feld 
zwischen den Lagen dominiert.

Markus schrieb:
> Mir kommt es auch etwas seltsam vor, in der Literatur und in den
> Vorträgen hört man immer nur was vom Return-Path über darunter liegende
> Layer, aber niemals etwas über Rückpfade die auf horizontaler Achse
> daneben sich ausbilden!

Dann suche mal mit dem Stichwort "coplanar waveguide"

Markus schrieb:
> PowerPlane Flutung ist für mich neu, hat aber eben den Charme dass ich
> dadurch keinen der anderen Layer damit belegen muss.

Du meinst, die Vdd-Verteilung "erledigt sich von selbst", wenn man nur 
die Signallage damit flutet? Das ist meistens ein Irrtum. Vdd sieht dann 
zwar nach einem niederohmigen Netz aus, weil die großen Flächen ins Auge 
springen. Aber oft sind die großen Flächen nur sehr schlecht angebunden. 
Und wenn man in Gedanken die Stromschleife für einen kritischen 
Verbraucher durchgeht erkennt man oft, dass dessen Vdd-Zuleitung 
abstruse Wege gehen muss.

Auch wenn du Vdd-Flutung machen willst solltest du deshalb vorher ein 
ganz normales Vdd-Netz auf der Signalebene layouten. Nur dann bis du 
sicher, dass mit der Vdd-Flutung ein vernünftig gestaltetes Vdd-Netz 
zustande kommt.

Rechne mal den Gap fuer einen Koplanaren Waveguide. Da bist du schnell 
mal bei 4 mil = 0.1mm .

Markus schrieb:
> - Rückpfad definiert auf der GND Plane darunter

Physik ist kein Wunschkonzert. Der Rückstrom verteilt sich nicht wie der 
Layouter das gerne möchte, sondern wie die Physik das bewirkt, z.B. bei 
GND drüber und drunter auf BEIDE GND-Lagen.

Markus schrieb:
> niemals etwas über Rückpfade die auf horizontaler Achse
> daneben sich ausbilden!

Das kann man natürlich berechnen lassen (mit geeigneter Software), aber 
im Gegensatz zu zu einer GND-Lage, die man als "perfekten" GND annehmen 
kann, ist das bei seitlichem GND eher selten der Fall. Z.B. die 
verbreitete Konfiguration, für einen Bus abwechselnd Signal- und 
GND-Leitungen zu routen. Die Ergebnisse wären nur korrekt wenn die 
seitlichen Abschirmungen eng mit Vias mit einer GND-Lage verbunden 
wären, andernfalls wird das sehr komplex.

Georg