Frage zu Masseflächen

nori Gast #6639884
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Hallo,

ich bin gerade dabei eine Platine zu designen und Frage mich gerade wie 
ich die Masse bzw. die Massefläche gestalten soll. Ich habe auf der 
Platine einen Mikrocontroller, zwei Hall-Sensoren und zwei Tiefpässe, 
die den DC- Anteil aus einem PWM Signal(ca. 15kHz) herausfiltern sollen. 
Meine Frage wäre jetzt, ob ich, wenn ich eine Massefläche mache, den 
Analog vom Digitalteil trennen muss und, wenn ja, an welchem Punkt sie 
wieder zusammenführen muss. Zusätzlich wird es auf meiner Platine so 
sein, dass die analogen Hallsensoren und die Tiefpässe (gehören 
wahrscheinlich auch zum Analogteil) räumlich getrennt auf der Platine 
sitzen. Soll man dann zwei analoge und eine digitale Massefläche machen? 
Bin da leider noch relativ unerfahren. Habe zwar jetzt schon einiges 
drüber gelesen, aber man stößt was Masseflächen betrifft da auf oft sehr 
unterschiedliche Meinungen.

Ich würde mich auch in Zukunft gerne näher mit dem Thema beschäftigen, 
habe aber bei meiner Recherche noch keine guten Bücher oder andere 
Quellen gefunden, die dieses Thema verständlich und ausführlich 
erklären.

Wäre dankbar um jeden ernst gemeinten Hinweis, Ratschlag, Vorschlag, ...

Danke schon mal!
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Falk B. #6639922
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nori schrieb:

> Meine Frage wäre jetzt, ob ich, wenn ich eine Massefläche mache, den
> Analog vom Digitalteil trennen muss

Jain. Die Bauteile und Leitungen werden getrennt, die Massefläche nicht.

> sitzen. Soll man dann zwei analoge und eine digitale Massefläche machen?

Nein. Ein einzige, durchgehende Massefläche ohne Schlitze.
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Thorsten Gast #6639960
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Ohne Schlitze bedeutet, dass wenn du dir die Masse layer ansiehst eben 
keine Schlitze in Form anderer Leistungen drin sind.

Im Idealfall ist die top layer ohne vias auf die bottom layer, die die 
Masse Fläche ist.

Wenn das nicht geht, nimmt man eine 4 Lagige Platine oder eben noch 
mehr.

Man will die Masse Fläche deswegen haben, damit die Leitungen eine 
definierte Impedanz haben - also am besten beim Hersteller der PCB 
nachsehen wie breit die Leitungen z.B. für 50 Ohm sein sollten.
Damit routed man dann alle Signale.

Das sorgt dafür dass deine Signale quasi keine reflektionen haben, wenn 
die Enden auch mit 50 Ohm terminiert sind - siehe Datenblatt.
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Falk B. #6639976
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Thorsten schrieb:
> Man will die Masse Fläche deswegen haben, damit die Leitungen eine
> definierte Impedanz haben

Das ist nur ein Aspekt, aber nicht der wichtigste. Es gib haufenweise 
Platinen mit Massefläche aber ohne impedanzkontrollierte Leitungen.
Viel wichtiger ist eine Minimierung der Schleifenfläche zwischen 
Signalen und Rückstrom. Damit wird sowohl die Störaussendung als auch 
Einkopplung minimiert.

>- also am besten beim Hersteller der PCB
> nachsehen wie breit die Leitungen z.B. für 50 Ohm sein sollten.
> Damit routed man dann alle Signale.

Nö. Siehe oben.

> Das sorgt dafür dass deine Signale quasi keine reflektionen haben, wenn
> die Enden auch mit 50 Ohm terminiert sind - siehe Datenblatt.

Jaja, was wäre die Welt ohne sinnentleerte Floskeln und Gemeinplätze . . 
. 8-(
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Wühlhase Gast #6640283
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Ich gehe mal davon aus, daß deine 15kHz-PWM eine hinreichend gemütliche 
Flankensteilheit hat - mach dir nicht ins Hemd deswegen.

Und der AD-Wandler sitzt ja schon im Mikrocontroller - da ergibt es kaum 
einen Sinn, das irgendwie trennen zu wollen. Da kannst du kaum etwas 
besser machen, hast aber durchaus die Möglichkeit vieles schlechter zu 
machen.
Sofern du noch irgendwelches aktive Analoggeraffel wie Signalverstärker 
auf deiner Platine hast, würde ich vielleicht noch einen zweiten 
"Abzweig" von der Spannungsversorgung mit LC-Filter spendieren.
Für mehr Aufwand muß es schon gute Gründe geben.

Lass die Massefläche nach Möglichkeit einfach zusammenhängend, und gut 
ist es. Ich würde sogar so davon Abstand nehmen, daß auf der Seite so 
gar keine Leitungen liegen dürfen.
Die Rückströme deines 15kHz-Signals werden auf der Massefläche 
weitgehend unterhalb der Leiterbahn fließen, anstelle des geometrisch 
kürzesten Weges.
Diese Pfade solltest du tatsächlich nicht unterbrechen.

Aber wenn du eine Leiterbahn kreuzen mußt die nur Gleichstrom oder 
ähnlich Harmloses führt...dann kann man das schon machen.

Wenn du Lesestoff suchst, empfehle ich dir "EMV - störungssicherer 
Aufbau elektronischer Schaltungen" von Joaachim Franz.

Und das mit den erwähnten Leiterimpedanzen...das vergiß mal schnell 
wieder, das gehört hier absolut nicht her.


Ach ja:
nori schrieb:
> Ich habe [...] zwei Tiefpässe,
> die den DC- Anteil aus einem PWM Signal(ca. 15kHz) herausfiltern sollen.

Und über diese Aussage denkst du bitte nochmal nach. Vor allem, wenn du 
das tatsächlich so gebaut hast.
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P. S. #6640440
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Getrennte Masseflächen machen nur selten Sinn. Die Trennung zwischen 
analog und digital sollte durch Bauteilpositionierung und entsprechende 
Verlegung der Leitungen erfolgen.
Man sollte immer im Hinterkopf haben wo der Rückstrom einer Leitung 
fließt. Im Raum zwischen Hin- und Rückleitung breitet sich nämlich das 
Signal aus. Und digitale und analoge Signale sollten sich keine Räume 
"teilen".
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