Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leiterbahnbreite - steile Strom-Flanke - Optimum zwischen C und L


von Anton H. (Gast)


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Hallo,

ich brauche einen recht hohen Stromanstieg auf einer Leitung mit 
Modulationspulsen (<7A). Dazu brauche ich eine sehr steile Flanke.

Wenn ich nun eine dünne Leitung nehme, habe ich eine geringe Kapazität, 
aber die Induktivität ist recht hoch.
Nehme ich eine dicke Leitung, ist zwar die Induktivität gering, aber die 
Kapazität muss geladen werden.

Wie kann ich hier ein Optimum ermitteln?
Gibt es da eine Faustformel?

Das Saturn PCB Tool liefert mir gute Orientierungspunkte, aber so recht 
komme ich mit Probieren nicht zum Ziel.

Der Stromanstieg wird ja erstmal nur durch die Induktivität begrenzt, so 
dass ich reflexartig erstmal dicke Leitungen verwenden würde.
Dann wird die Kapazität der Leitung geladen (hoher Stromanstieg), was 
dem auch entgegen kommt.

Beim Einschalten habe ich also offenbar erstmal kein Problem.
Aber beim Ausschalten habe ich dann eine schlechte Fall-Zeit, korrekt?
Wenn ich nun aber die Leitung mit einem FET "hart" ausschalte, kann ja 
kein Strom mehr fließen. Ich werde also heftige Überschwinger in der 
Spannung auf der Leitung haben?

Ich habe Pulse im unteren zweistelligen ns Bereich (20ns) bei 5MHz.
Der Duty Cycle ist eher gering (10%).
Ich brauche also keine allzu schnelle Wiederholung der Pulse.
Ich peile 5ns rise time an.

Wie würdet ihr das in diesem Falle optimieren, so dass eine gute 
Signalform gegeben ist mit guter rise/fall time, aber keinen allzu 
heftigen Dreckeffekten?

Vielen Dank!
A.

von GEKU (Gast)


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Möglichst kurze Leiterbahnen helfen sicher.

von Helmut S. (helmuts)


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Und wie lange ist diese Leitung bis zur Last und um welche Last handelt 
es sich(Spule, Widerstand)?

von M. K. (sylaina)


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Die Induktivität steigt mit sinkender Leiterbahnbreite? Öhm...was? Hab 
ich was verpasst? Also wenn ich die Leiterbahnbreite klein mache kann 
man, durch geschicktes Layout, auch die Fläche klein machen und das 
führt definitiv zu geringer Induktivität. Hier passt was in der 
Beschreibung nicht. Bitte weiter konkretisieren. War hier vielleicht der 
Widerstand gemeint? Das würde nämlich passen: Leiterbahnbreite 
verringern erhöht den Leiterbahnwiderstand. Aber ein Widerstand ist ja 
schon mal was anderes als eine Induktivität.

von GEKU (Gast)


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Mit der Breite ändert sich der Wellenwiderstand der Leitung (Verhältnis 
von L und C)

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Wellenwiderstand

von brick (Gast)


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M. K. schrieb:
> Die Induktivität steigt mit sinkender Leiterbahnbreite?
> Öhm...was? Hab ich was verpasst?

Vielleicht ja, vielleicht nein - Frage des Blickwinkels.
Bei Verallgemeinerungsversuchen kommt es oft zu dicken
Mißverständnissen. Momentan könnte beides "stimmen".

M. K. schrieb:
> Hier passt was in der
> Beschreibung nicht. Bitte weiter konkretisieren.

Aus diversen Gründen: Ja, bitte.

Es wurde schon viel beschrieben, aber nicht alles/exakt.

Evtl. soll sowohl die Anwendung (/ Geräteverwendung)
als auch möglichst viele Einzelheiten geheim bleiben -
das wäre suboptimal bzgl. Möglichkeiten der Hilfe.

von Anton H. (Gast)


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Hallo,

die Last sind 2 VCSEL in Reihe, dazu ein FET und ein Widerstand.
Mehr hängt in dem Zweig nicht drin.

Es ist eigentlich eine normale VCSEL Ansteuerung als Common Drain 
Schaltung.
Das ist also nicht geheim.

Die Leitungen zwischen den VCSELn sind vom System vorgegeben und sind 
ca. 30mm lang.

VDD Plane - VCSEL1 - 30mm - VCSEL2 - FET - R - GND Plane

Die VDD ist entsprechend gestützt mit 470uF und kleiner.

Auf die Länge der Leiter habe ich also leider keinen Einfluss.

Bei 0.2mm und 280µ Abstand zur GND Plane komme ich bei PCB Saturn 
4.2nH/cm angezeigt. Das ist schon relativ viel.

Ich komme da auf 3cm * 4.2nH = 12.6nH+Gehäuse und Parasitics etc. auf in 
Summe 15nH?

Bei dI/dt = U/L und 8V habe ich da 0.53A/ns

Da 0.2mm Leiterbreite für 8A bei 10% theoretisch noch geht, aber gefühlt 
falsch ist :D

Bei 1mm habe ich 2nH/cm, also schon mal bei 0.95A/ns.

Kann man das so einfach rechnen?

Danke!

von U. B. (Gast)


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> Die Induktivität steigt mit sinkender Leiterbahnbreite?

Ja.

> Öhm...was? Hab ich was verpasst?

Ja.

von Helmut S. (helmuts)


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Wo ist da der Schalter in der Zeichnung, wie groß ist R und wieviel Volt 
hat Vdd? Mit den Angaben kann man dann feststellen ob man überhaupt 
etwas mit Wellenwiderstand machen kann.
Ich vermute ja, dass R 1Ohm ist und Vdd vielleicht 12V. 1Ohm 
Wellenwiderstand wäre dann eine Breite von geschätzten 100mm. Das ist 
bei 30mm Abstand aber nicht sinnvoll. Dass da eine Massefläche unter der 
Leitung sein muss versteht sich von selbst.

: Bearbeitet durch User
von M. K. (sylaina)


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U. B. schrieb:
> Ja.

Erklärung bitte. Ich kenne es aus dem Faraday'schen Gesetz eben so, dass 
mit steigender Leiterfläche die Induktivität steigt. Verringert man die 
Leiterbahnbreite so wird auch die Leiterfläche verringert was die 
Induktivität verringert. Warum die Induktivität jetzt also dennoch mit 
sinkender Leiterbahnbreite steigen soll ist mir nicht klar.

von Falk B. (falk)


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M. K. schrieb:
> U. B. schrieb:
>> Ja.
>
> Erklärung bitte. Ich kenne es aus dem Faraday'schen Gesetz eben so, dass
> mit steigender Leiterfläche die Induktivität steigt.

Ja, Fläche der gesamten Stromschleife, nicht die der Leiterbahn!

> Verringert man die
> Leiterbahnbreite so wird auch die Leiterfläche verringert

Kommt drauf an, in welcher Dimension man die flache Leitung legen.

> was die
> Induktivität verringert.

Ganz sicher nicht.

> Warum die Induktivität jetzt also dennoch mit
> sinkender Leiterbahnbreite steigen soll ist mir nicht klar.

Weil ein breiter, flacher Leiter sein umgebendes Magnetfeld bei gleichem 
Strom auf einen größeren Raum ausdehnt, damit quasi "verdünnt". Das 
entspricht einer kleineren Induktivität, denn die beschreibt ja 
vereinfacht, wieviel Magnetfeld bei gegebenem Strom an einem Ort 
aufgebaut werden kann.

Eng gebündelte Leitungen (Spule) -> hohe Induktivität
weit verteilte Leiter (Flachband) -> niedrige Induktivität

Darum haben Masseflächen auch sehr niedrige Induktivitäten.

von Falk B. (falk)


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Anton H. schrieb:
> ich brauche einen recht hohen Stromanstieg auf einer Leitung mit
> Modulationspulsen (<7A). Dazu brauche ich eine sehr steile Flanke.

Wie steil?

> Der Stromanstieg wird ja erstmal nur durch die Induktivität begrenzt, so
> dass ich reflexartig erstmal dicke Leitungen verwenden würde.

Falsch! Du braucht flache, BREITE Leitungen.

> kein Strom mehr fließen. Ich werde also heftige Überschwinger in der
> Spannung auf der Leitung haben?

Jain. Natürlich wird die Induktivität der Leitung ihre gespeicherte 
Energie abbauen müssen. Aber wieviel ist das bei ein paar nH?

> Ich habe Pulse im unteren zweistelligen ns Bereich (20ns) bei 5MHz.
> Der Duty Cycle ist eher gering (10%).
> Ich brauche also keine allzu schnelle Wiederholung der Pulse.
> Ich peile 5ns rise time an.

Naja, bei 7A ist das schon sportlich, aber machbar.

> Wie würdet ihr das in diesem Falle optimieren, so dass eine gute
> Signalform gegeben ist mit guter rise/fall time, aber keinen allzu
> heftigen Dreckeffekten?

Breite Leitungen bzw. Flächen. Gute HF-Abblockung mit passenden 
Kondensatoren mit guter, flächiger Anbindung.

von M. K. (sylaina)


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Dank dir Falk, ich hatte das falsche Bild vor Augen.

von Falk B. (falk)


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Anton H. schrieb:
> Hallo,
>
> die Last sind 2 VCSEL in Reihe,

Du meinst Laserdioden?

> Die Leitungen zwischen den VCSELn sind vom System vorgegeben und sind
> ca. 30mm lang.

Geht schon.

> VDD Plane - VCSEL1 - 30mm - VCSEL2 - FET - R - GND Plane

Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte.

> Die VDD ist entsprechend gestützt mit 470uF und kleiner.

470uF was? Ein Dosenelko? Kannst du vergessen. Bei 5ns Anstiegszeit 
kriegst du den Strom nur aus guten, HF-tauglich kontaktierten 
Keramikkondensatoren. Der Dosenelko steht bestenfalls irgendwo in der 
Ecke als parasitärer RC-Snubber.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator

In deinem Fall braucht man sicher ne ganze Menge, kreisförmig verteilt, 
damit man da überhaupt kontaktiert und platziert bekommt.

> Auf die Länge der Leiter habe ich also leider keinen Einfluss.
>
> Bei 0.2mm und 280µ Abstand zur GND Plane komme ich bei PCB Saturn
> 4.2nH/cm angezeigt. Das ist schon relativ viel.

Du willst nicht ernsthaft mit 0,2mm breiten Leitungen hier anfangen, 
oder?

> Ich komme da auf 3cm * 4.2nH = 12.6nH+Gehäuse und Parasitics etc. auf in
> Summe 15nH?

Kann schon sein.

> Bei dI/dt = U/L und 8V habe ich da 0.53A/ns
>
> Da 0.2mm Leiterbreite für 8A bei 10% theoretisch noch geht, aber gefühlt
> falsch ist :D

Richtig! ;-)

> Bei 1mm habe ich 2nH/cm, also schon mal bei 0.95A/ns.
>
> Kann man das so einfach rechnen?

Als grobe Abschätzung könnte das passen.

von Falk B. (falk)


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Ach so, bei 30mm Leitungslänge und 5ns Anstiegszeit ist eine Betrachtung 
des Wellenwiderstands nicht sinnvoll bzw. nötig.

von Anton H. (Gast)


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Danke für die Hilfe!

Falk B. schrieb:
> Falsch! Du braucht flache, BREITE Leitungen.

Falsch ausgedrückt... DICKE ist 35µ... BREITE ist korrekt :)

Falk B. schrieb:
> Breite Leitungen bzw. Flächen. Gute HF-Abblockung mit passenden
> Kondensatoren mit guter, flächiger Anbindung.

Was meinst du mit HF-Abblockung?
Ein entsprechenden Ferrit in Reihe (z.B. BLM31KN601BH1L, 600R @ 100MHz, 
38mR hatte ich schon mal verbaut), oder wirklich die HF-Abblickung durch 
entsprechend kleine keramik Caps?

Falk B. schrieb:
> Du meinst Laserdioden?

Ja genau!

Falk B. schrieb:
> 470uF was? Ein Dosenelko? Kannst du vergessen.

Der 470uF Dosen Elko (low ESR) ist quasi nur der DC Speicher.
Parallel dazu habe ich noch 22uF X5R, 4.7uF X5R und 22nF.
Ich hatte gehofft, dass reicht aus.
Diese sitzen direkt an der VCSEL Anode, der dicke Cap etwas weiter 
entfernt.

Also sollte ich vielleicht noch 2-3 1µF X7R hinzufügen?
Muss ich mal schauen, wo die Induktivität noch im Rahmen bleibt und ich 
nicht 1000x 100n verbauen muss ;)

Falk B. schrieb:
> Du willst nicht ernsthaft mit 0,2mm breiten Leitungen hier anfangen,
> oder?

Nein, das war nur eine Beispielrechnung.

Vielen Dank!
Das hilft mir alles schon mal viel weiter!

von Anton H. (Gast)


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Sind in einem solchen low-impedance Pfad mit großen Kupfer-Flächen und 
vielen (micro)-Vias und vielen Caps dann Thermal-Fallen erlaubt, oder 
sollte man die tunlichst vermeiden, weil die alles kaputt machen würden 
und auf full-contact gehen?

von lag (Gast)


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Anton H. schrieb:
> Was meinst du mit HF-Abblockung? Ein entsprechenden Ferrit

Nicht Filterung - ein Ferrit im Strompfad = Filter! ;)
Du willst doch geringstmögliche Induktivität im Strompfad?
Sonst kannst Du Deine Flanken rundgestreichelt genießen.

von Falk B. (falk)


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Anton H. schrieb:

>> Breite Leitungen bzw. Flächen. Gute HF-Abblockung mit passenden
>> Kondensatoren mit guter, flächiger Anbindung.
>
> Was meinst du mit HF-Abblockung?

Das was ich schrieb.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator

> Ein entsprechenden Ferrit in Reihe (z.B. BLM31KN601BH1L, 600R @ 100MHz,
> 38mR hatte ich schon mal verbaut),

Der wirkt hier bestenfalls zur Störunterdrückung in Richtung Außenwelt. 
Der liefert aber keinen Strom für deine Pulse.

> oder wirklich die HF-Abblickung durch
> entsprechend kleine keramik Caps?

Ja.

> Der 470uF Dosen Elko (low ESR) ist quasi nur der DC Speicher.
> Parallel dazu habe ich noch 22uF X5R, 4.7uF X5R und 22nF.
> Ich hatte gehofft, dass reicht aus.

Glaub ich eher nicht. Aber da spielt das Layout auch eine große Rolle, 
mehr als 50% der Leistung kann man gerade bei DEN Anforderungen hier 
versauen.

> Diese sitzen direkt an der VCSEL Anode, der dicke Cap etwas weiter
> entfernt.

Bild? Layoutprosa kann man sich sparen.

> Also sollte ich vielleicht noch 2-3 1µF X7R hinzufügen?

BILD!!!

Entscheidend ist die Minimierung der Verbindungsinduktivitäten.

> Muss ich mal schauen, wo die Induktivität noch im Rahmen bleibt und ich
> nicht 1000x 100n verbauen muss ;)

Naja . . .

von Falk B. (falk)


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Anton H. schrieb:
> Sind in einem solchen low-impedance Pfad mit großen Kupfer-Flächen und
> vielen (micro)-Vias und vielen Caps dann Thermal-Fallen erlaubt, oder
> sollte man die tunlichst vermeiden, weil die alles kaputt machen würden
> und auf full-contact gehen?

Naja, ich würde die Thermal vermeiden, es sind, wenn auch nur kurze, 
Engstellen. Ob die WIRKLICH entscheidend sind ist schwer zu sagen, müßte 
man mal messen und rechnen. Das wird aber aufwändig.

von Falk B. (falk)


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lag schrieb:
> Nicht Filterung - ein Ferrit im Strompfad = Filter! ;)

Doch.

> Du willst doch geringstmögliche Induktivität im Strompfad?

Welcher Strompfad? Vom globalen Versorgungsnetzt zu den lokalen 
Kondensatoren will man eher eine hohe Impedanz, damit die harten 
Strompulse nicht global wirksam werden. Zwischen lokalen Kondensatoren 
und Last will man natürlich eine minimierte Induktivität haben.

von jemand (Gast)


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Du willst impedanzkontrollierte Leiterbahnen haben, damit ist maximale 
Flankensteilheit möglich.

Die Leiterbahn muss also die gleiche Impedanz haben, wie deine Quelle. 
Dazu musst du die Impedanz deiner Quelle kennen. Oder mittels 
Serienwiderstand festlegen.

Zum Berechnen der Leiterbahnimpedanz gibt es Tools, wie das hier:
https://www.eeweb.com/tools/microstrip-impedance

von Falk B. (falk)


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jemand schrieb:
> Du willst impedanzkontrollierte Leiterbahnen haben, damit ist maximale
> Flankensteilheit möglich.

Das ist Unsinn! Impedanzkontrollierte Leiterbahnen sind 1. nur bei 
größeren, Längen notwendig und 2. "nur" für Reflektionsarmut und damit 
minimale Störungen bei Signalübertragungen nötig.

>Die Leiterbahn muss also die gleiche Impedanz haben, wie deine Quelle.
>Dazu musst du die Impedanz deiner Quelle kennen. Oder mittels
>Serienwiderstand festlegen.

Ja und? Daraus resultiert aber NICHT die minimale Anstiegszeit! Viel 
Spaß auch bei der Betrachtung der 7A.

von Pandur S. (jetztnicht)


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> Die Induktivität steigt mit sinkender Leiterbahnbreite?
> Öhm...was? Hab ich was verpasst?

Ja, denn ein unendlich duenner (runder) Leiter hat eine unendliche 
Induktivitaet.

Da scheint einiges an Theorie zu fehlen. Die Geraete, die du moechtest 
gib't schon fertig.
https://www.digikey.com/products/en?keywords=pulsed%20laser%20driver

zB fuer 22A, 2ns 100$

von jemand (Gast)


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Falk B. schrieb:
> jemand schrieb:
>> Du willst impedanzkontrollierte Leiterbahnen haben, damit ist maximale
>> Flankensteilheit möglich.
>
> Das ist Unsinn! Impedanzkontrollierte Leiterbahnen sind 1. nur bei
> größeren, Längen notwendig und 2. "nur" für Reflektionsarmut und damit
> minimale Störungen bei Signalübertragungen nötig.

Eine steile Flanke entspricht der Übertragung eines breiten 
Frequenzbereichs ohne Verzerrung. Das geht am Besten mit einem 
impedanzkontrollierten System. Umso steiler die Flanke, umso mehr 
Bandbreite ist nötig.

Und ja, bei 7A wird die Impedanz kleiner ausfallen müssen. Was gemereöö 
möglich ist.

von Anton H. (Gast)


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jemand schrieb:
> Die Leiterbahn muss also die gleiche Impedanz haben, wie deine Quelle.
> Dazu musst du die Impedanz deiner Quelle kennen. Oder mittels
> Serienwiderstand festlegen.

Das sehe ich wie Falk.
Ich möchte hier keine high speed Signale über lange Strecken übertragen.
Bei einem xyGB/s Interface über ein langes Flex oder sowas sehe ich es 
ein, dass die Leitungsimpedanz stimmen muss.

Ich möchte aber keine Signale übertragen, sondern einfach höllisch 
schnell 7A schalten.

5ns hoch - 15ns verweilen - Strom runter - 180ns warten - nächster Puls.

von jemand (Gast)


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Anton H. schrieb:
> Ich möchte aber keine Signale übertragen, sondern einfach höllisch
> schnell 7A schalten.

Das ist das Gleiche, ob du es glaubst aber nicht.

Sieh dir dazu die Fouriertransformation eines Rechtecksignals an. Umso 
steiler dessen Flanken sind, umso höher muss die Bandbreite sein.

Begrenzt du die Bandbreite, begrenzt du auch die Flankenanstiegszeit.

Daraus ergibt sich, dass man für steile Flanken die gleichen 
Anforderungen hat, wie für hohe Frequenzen. Weil die steilen Flanken 
eben Anteile mit hohen Frequenzen haben.

Definiere zunächst einmal "höllisch schnell" ;-)

von -gb- (Gast)


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Ich kenne mich ja nicht aus, aber ich würde mal grob überschlagen wie 
groß die Ladung ist die bei einem Puls transportiert werden muss. Und 
dann würde ich an der Quelle Keramikkondensatoren hinpacken die 
mindestens diese Ladung speichern. Besser deutlich überdimensionieren. 
Also viele parallel für geringere ESR.

von jemand (Gast)


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jemand schrieb:
> Definiere zunächst einmal "höllisch schnell" ;-)

Oh ach, meine Lesekompetenz :-(
Stand ja da.

5ns ist verdammt schnell.
200MHz Bandbreite ist damit das absolute Minimum. Damit wirst du aber 
recht runde Flanke bekommen.

Und du findest, das wäre keine HF?

von Jens G. (jensig)


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jemand (Gast) schrieb:

>Anton H. schrieb:
>> Ich möchte aber keine Signale übertragen, sondern einfach höllisch
>> schnell 7A schalten.

>Das ist das Gleiche, ob du es glaubst aber nicht.

Denke ich auch.

>Definiere zunächst einmal "höllisch schnell" ;-)

Hat er doch gemacht:

> 5ns hoch - 15ns verweilen - Strom runter - 180ns warten - nächster Puls.

Wenn der TO also in 5ns hochgehen will, dann entspricht das ja ganz grob 
einer Frequenz von 100MHz, also 3m Wellenlänge. Da sind die 3cm seiner 
Leitung gerade mal 1%, und sollte von daher bezüglich Anstieg und 
Überschwinger kein wirkliches Problem sein, wenn der Wellenwiderstand 
nicht stimmt.

von Falk B. (falk)


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jemand schrieb:
> jemand schrieb:
>> Definiere zunächst einmal "höllisch schnell" ;-)
>
> Oh ach, meine Lesekompetenz :-(
> Stand ja da.
>
> 5ns ist verdammt schnell.
> 200MHz Bandbreite ist damit das absolute Minimum.

Nö. 5ns Anstiegszeit (10-90%) entsprechen ~70MHz. Siehe 
Wellenwiderstand.

> Damit wirst du aber
> recht runde Flanke bekommen.

Quark.

> Und du findest, das wäre keine HF?

Davon redet keiner! Sondern um diene Behauptung, daß nur eine 
impedanzkontrollierte Leitung eine minimale Anstiegszeit bringt.

von Jens G. (jensig)


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Und wenn man es genau nehmen will, und trotzdem den Wellenwiderstand 
beachten will, dann wird der wohl extrem niedrig sein müssen, weil die 
Laserdiode zumindest im Betrieb wohl extrem niedrigen (differenziellen) 
Widerstand besitzen dürfte. Im ausgeschalteten Zustand dagegen hoch. Das 
könnte beim Abschalten tatsächlich Überschwinger bedeuten, aber bei nur 
3cm Leitungslänge vermutlich eher nicht.
Ich würde die Leitung also einfach breit machen, und keine Massefläche 
unter ihr auf dem PCB, damit man möglichst geringe Impedanz hat ...

von M. K. (sylaina)


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Falk B. schrieb:
> Davon redet keiner! Sondern um diene Behauptung, daß nur eine
> impedanzkontrollierte Leitung eine minimale Anstiegszeit bringt.

Womit er ja eigentlich recht hat. Nur ist das hier in dem Fall ja gar 
nicht erforderlich, man bekommt die Zeit ja auch ohne Impedanzkontrolle 
in den geforderten Bereich. ;)

von Anton H. (Gast)


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Wenn man im PCB Saturn Tool mal ein paar Rechnungen macht, ist einzig 
und allein die Leiterbreite der entscheidende Faktor für die Impedanz.

1mm width, Abstand zur Plane 280µ ergibt:
    1 MHz = 2.0233 nH/cm
   10 MHz = 2.0234 nH/cm
  100 MHz = 2.0234 nH/cm
 1000 MHz = 2.0249 nH/cm

Von daher würde ich mal behaupten (in meinem grenzenlosen Halbwissen), 
dass solange der Wellenwiderstand nicht ins Spiel kommt, die Frequenz 
bzw. die Bandbreite der Leitung eine eher untergeordnete Rolle spielt.

Helmut S. schrieb:
> Dass da eine Massefläche unter der
> Leitung sein muss versteht sich von selbst.

Jens G. schrieb:
> Ich würde die Leitung also einfach breit machen, und keine Massefläche
> unter ihr auf dem PCB, damit man möglichst geringe Impedanz hat ...

Ich verwende natürlich eine Massefläche!

von Falk B. (falk)


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Jens G. schrieb:
> Ich würde die Leitung also einfach breit machen, und keine Massefläche
> unter ihr auf dem PCB, damit man möglichst geringe Impedanz hat ...

Unsinn. Gerade MIT Massefläche hat man eine geringere Impedanz! Denn 
breite Leitungen welche NAH an der Massefläche liegen haben weniger Z 
als umgekehrt.
Außerdem sollte man gerade bei solchen heftigen Pulse und 
Schaltgeschwindigkeiten man sicher NICHT auf Masseflächen verzichten. 
Sowohl der EMV als auch der allgemeinen Funktion wegen.

von Georg (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Unsinn. Gerade MIT Massefläche hat man eine geringere Impedanz!

Wie auch immer, der Strom muss ja auch zurück. Eine breite Leiterbahn 
hin und eine dünne zurück ist einfach Blödsinn, mit Massefläche geht es 
natürlich am besten.

Georg

von Jens G. (jensig)


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Falk B. (falk)

>Jens G. schrieb:
>> Ich würde die Leitung also einfach breit machen, und keine Massefläche
>> unter ihr auf dem PCB, damit man möglichst geringe Impedanz hat ...

>Unsinn. Gerade MIT Massefläche hat man eine geringere Impedanz! Denn
>breite Leitungen welche NAH an der Massefläche liegen haben weniger Z
>als umgekehrt.

Wieso Unsinn. Du redest vom Wellenwiderstand, der hier aber eher nicht 
interessiert. Ich aber von der simplen Leitungsimpedanz (die serielle 
Imedanz), die möglichst niedrig sein sollte.
Und bezüglich Massefläche meinte ich nur die Fläche unter dieser 
Leitung, um die kapazitive Komponente kleinzuhalten, denn diese kurze, 
aber breite Leitung wirkt ja eigentlich wie ein Quer-Kondensator, der 
nur stört.

>Außerdem sollte man gerade bei solchen heftigen Pulse und
>Schaltgeschwindigkeiten man sicher NICHT auf Masseflächen verzichten.
>Sowohl der EMV als auch der allgemeinen Funktion wegen.

Hast eigentlich recht, aber da muß man eben jetzt (s)einen Kompromiss 
finden ...
Wenn mit kompletter Massefläche trotzdem die gewünschte Anstiegszeit 
erreicht wird, dann ist ja auch gut.

von Elektrofan (Gast)


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Andere Betrachtung:

Das Lenz-Gesetz besagt, dass ein Induktionsstrom immer seiner
Enstehungsursache entgegengesetzt ist.

Analog =>

Hat man in einer Hochspannungsfreileitung mit 2-er oder
Viererbündeln einen Kurzschluss, streben die Einzelseile zusammen,
dann würde die Schleifenimpedanz erhöht, und damit
der Strom niedriger.

von nachtmix (Gast)


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Ich würde erstmal fragen, wo denn der steilflankige 7A-Impuls herkommt.
Vielleicht hakt es da schon, und die Diskussion über Leiterbahnbreiten 
ist nur noch akademisch.

von Gustl B. (-gb-)


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Die Ladungen müssen möglichst schnell verfügbar sein, klar. Aber eben 
auch nur für immer einen Puls, danach ist etwas Zeit um neue Ladungen 
heranzuschaffen. Wie ich oben schrieb würde ich die nötige Ladungsmenge 
für einen Puls ausrechnen und das oder besser sogar deutlich mehr lokal 
möglichst nahe vorhalten. Gespeichert in mehreren vielen 
Keramikkondensatoren. Da gibt es extra Modelle die an der Breitseite 
angeschlossen werden um noch besser Ladungen aufnehmen und abgeben zu 
können.

Es könnte auch wichtig sein, dass diese Kondensatoren möglichst gleich 
weit vom "Ziel" entfernt sind, damit nicht am Anfang vom Puls alle 
Ladungen "langsam" (nur wenige je Zeiteinheit) aus dem vordersten 
Kondensator (dem mit dem geringsten Widerstand zum Ziel) mit der 
kürzesten Entfernung gezogen werden.

von Anton H. (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Da gibt es extra Modelle die an der Breitseite
> angeschlossen werden um noch besser Ladungen aufnehmen und abgeben zu
> können.

Hast Du einen Link zu einem entsprechenden Kondensator?
Ich finde HF taugliche nur im Bereich einige (hundert) pF...

von Falk B. (falk)


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Anton H. schrieb:
> Hast Du einen Link zu einem entsprechenden Kondensator?

Man kann es auch übertreiben.

https://de.rs-online.com/web/p/keramik-vielschichtkondensatoren/1441847/

> Ich finde HF taugliche nur im Bereich einige (hundert) pF...

So ziemlich jeder Keramikondensator im 0603er Gehäuse reicht hier aus.

von Gustl B. (-gb-)


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: Bearbeitet durch User
von Pandur S. (jetztnicht)


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von Gustl B. (-gb-)


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Natürlich, aber es ging mir um diese an der Breitseite angeschlossenen 
Modelle. Statt einmal 100u würde ich aber viele kleinere verbauen. Für 
die Flankensteilheit sollte der Widerstand minimal werden.

von Peter R. (pnu)


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Anton H. schrieb:
> Wie kann ich hier ein Optimum ermitteln?
> Gibt es da eine Faustformel?

Eine der Definitionen des Wellenwiderstandes einer Leitung ist: Bei 
Abschluss einer Leitung mit dem Wellenwiderstand, kompensieren sich 
Induktivität und Kapazität einer Leitung. Die Signalübergabe ist im 
verlustfreien Fall dann frequenzunabhängig.

Die Faustformel heißt also: der Lastwiderstand muss gleich dem 
Wellenwiderstand der Zuleitung sein.

Auf Computerplatinen verwendet man vorzugsweise 150-Ohm Wellenwidersatnd 
und schließt die Leitungen (buses) mit 150-Ohm Widerständen ab.

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