Forum: Platinen Powerplane gegen Störungen


von Olaf (Gast)


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Hallo!
Ich habe eine Frage zu Powerplanes. Ich habe eine kleine Platine die ich 
nur 2-lagig ausführen möchte. Auf dem Top und Bottom Layer habe ich 
jeweils ein Polygon platziert. Ist es nun sinnvoll, dass beide Flächen 
mit GND belegt werden oder muss eine Fläche Vdd sein, um Störungen zu 
verringern? Normalerweise belege ich immer eine Fläche mit GND und eine 
mit Vdd. Bei dieser Platine ist dies allerdings nicht so leich möglich.

von Purzel H. (hacky)


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Ich mach ueberall wo's nicht benoetigt wird GND.

von Olaf (Gast)


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Also auch auf wenn du auf beiden Seiten Flächen hast? Ich meine irgendwo 
mal gehört zu haben, dass es nur Sinn macht, wenn man GND und Vdd 
gegenüberliegend hat. Ich weiß es allerdings nicht. Überall GND wäre mir 
in diesem Fall lieber.

von Uwe N. (ex-aetzer)


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Hallo Olaf,

es ist ok, wenn du GND flächig auslegst und Vcc als reine LBs (aber 
deutlich dicker als die Signal LBs). Wenn Vcc noch sternpunktförmig 
verlegt ist (was leider nicht immer geht) umso besser.

Richtige Powerplanes hast du aber i.d.R. bei einer doppeseitigen Platine 
nicht, so werden nur Lagen bezeichnet, die nur Power (Vcc/GND etc) 
bereitstellen. -> Multilayer

Sie (Vcc/ GND) direkt gegenüber zu platzieren ist in der Tat das beste, 
nur bei einem Abstand von über 1.4mm (bei einem 1.5mm Board)bringt dies 
so gut wie nix.
Der Abstand sollte deutlich geringer sein, ideal (bei Powerplanes) sind 
50µm  (das kann aber nicht jeder LP-Fertiger), 100µm sollten aber 
Standard sein. Das funktioniert aber bei den Pool-Fertigern i.d.R. 
nicht,
da die ihre eignen Standard Lagenaufbauten haben, will man was anderes,
wird es deutlich teurer.

Gruss Uwe

von Olaf (Gast)


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Danke Uwe. Deine Antwort hat mir sehr geholfen.

von gaast (Gast)


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Rein vom Entflechtungsaufwand her ist es natürlich sinnvoll, beide 
Seiten unterschiedlich zu füllen.

von Reinhard Kern (Gast)


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Uwe N. schrieb:
> nur bei einem Abstand von über 1.4mm (bei einem 1.5mm Board)bringt dies
> so gut wie nix.

Das stimmt natürlich nicht, Planes bringen immer was, z.B. niedrige 
Induktivität in der Versorgung und Abschirmung. Der Abstand spielt nur 
eine Rolle bei der Frage, ob sich dazwischen ein nennenswerter 
Kondensator bildet, das ist aber ziemlich nebensächlich, wenn man wie 
üblich mit Abblockkondensatoren entstört (und auch weiss wie).

Dass GND/VCC Flächen aussen nichts bringen, ist also vollkommen falsch. 
Für automatische Testsysteme schreibt der Hersteller der Tester 
ausdrücklich vor, dass beide Aussenlagen als GND-Flächen auszuführen 
sind (also Leiterbahnen nur auf Innenlagen).

Gruss Reinhard

von Uwe N. (ex-aetzer)


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Reinhard Kern schrieb:
> Das stimmt natürlich nicht, Planes bringen immer was, z.B. niedrige
> Induktivität in der Versorgung und Abschirmung.

Naja, bei einer doppelseitigen Platine von Planes zu reden ist (ohne die 
Platine gesehen zu haben) mutig.
Du widerspricht dir selbst, wenn du sagst:
> ... z.B. niedrige Induktivität in der Versorgung und Abschirmung.

Die gewünschte niedrige Induktivität erreiche ich ja am besten durch 
einen geringen Abstand und eine möglichst große Fläche. Eine 
doppelseitige Platine hat jedenfalls keine kleine Induktivität, nicht 
bei 1.4mm Abstand.
Ausserdem sind hier die Flächen i.d.R. arg zerstückelt, weil ja die 
Signale irgendwie geroutet werden müssen. Und sie liegen nicht immer 
direkt übereinander.

> Der Abstand spielt nur eine Rolle bei der Frage, ob sich dazwischen ein
> nennenswerter Kondensator bildet, das ist aber ziemlich nebensächlich,
> wenn man wie üblich mit Abblockkondensatoren entstört (und auch weiss
> wie).

Wenn du die Möglichkeit hast, Powerplanes mit 50µm Abstand zu 
realisieren (natürlich nicht mit Prepregs), dann erreicht du wirklich 
niedrige
Induktivitäten und spürbare Kapazitäten.
Das geht im Extremfall soweit, das man auf Abblock Cs unter z.B. fetten 
FPGAs weitgehend verzichten kann. Herr Eigelsreiter (denn kennt 
vielleicht jemand hier ...) hält diesbezüglich interessante Seminare.

Ja - bevor du fragst - sowas wird auch gefertigt, in Serie.
Und Nein, so trivial wie ich es beschreibe ist das in der Praxis nicht 
ganz.

> Dass GND/VCC Flächen aussen nichts bringen, ist also vollkommen falsch.
Das habe ich nicht behauptet.

Gruss Uwe

von Reinhard Kern (Gast)


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Uwe N. schrieb:
> Naja, bei einer doppelseitigen Platine von Planes zu reden ist (ohne die
> Platine gesehen zu haben) mutig.

Du sprichst doch selbst von ML - oder wie kommst du sonst auf 50µ 
Abstand, doch nicht bei einer 2seitigen Platine. Klar spreche ich von 
echten Planes, die sind bei nur 2 Lagen kaum realisierbar.

Was auch zu korrigieren ist: eine GND Plane hat per se eine viel 
niedrigere (Zuleitungs-) Induktivität als GND-Leiterbahen - selbst wenn 
sie ganz allein durchs Universum segelt.

Was real möglich wäre: die bestückte Seite möglichst frei von 
Leiterbahnen halten (immer gleich beim Pad auf die andere Seite 
wechseln) und mit GND fluten - wenn man es schafft, mit nur wenigen 
Kreuzungen auf BS zu wechseln, bekommt man eine optimale GND-Struktur. 
Insbesondere weil dann SMD-ICs und Abblock-Cs direkt mit der GND-Fläche 
verbunden werden können. Das wird oft bei HF-Schaltungen mit nur wenigen 
Bauteilen so gemacht.

Leider ist nicht alles so einfach wie in der Theorie: ich habe gerade 
eine LP teilweise neu designen müssen, weil die 400 MHz-Verstärker nicht 
sauber funktioniert haben. Ich hatte nicht darauf geachtet, dass auch 
die geringste kapazitive Belastung zu Schwingungen führt, weshalb laut 
Applikationsschrift das übliche Design wie oben beschrieben nicht 
anwendbar ist: die Cs an der Versorgung müssen zwar niederohmig mit GND 
verbunden sein, aber das IC selbst und die Rückkopplungswiderstände 
müssen einen grossen Abstand zu GND aufweisen, daher muss dieser Teil 
auf allen GND-Flächen ausgespart werden, selbst auf der 
gegenüberliegenden Seite.

Gruss Reinhard

von Uwe N. (ex-aetzer)


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Reinhard Kern schrieb:
> Du sprichst doch selbst von ML - oder wie kommst du sonst auf 50µ
> Abstand, doch nicht bei einer 2seitigen Platine.

Ja klar, ich spreche (schreibe) über Multilayer. Der vom TO gewählte 
Threadtitel ist bei seiner doppelseitigen Platine etwas irritierend,
da (nach meinem Verständnis), wie weiter oben erwähnt, Powerplanes in 
doppelseitigen Platinen kaum machbar sind (der Begriff Mixed Planes 
passt vielleicht etwas besser).

> Was auch zu korrigieren ist: eine GND Plane hat per se eine viel
> niedrigere (Zuleitungs-) Induktivität als GND-Leiterbahen ...

Meinst du mich damit ? Denn eigentlich stimme ich in diesen Punkt mit 
dir überein:
Uwe N. schrieb:
>> es ist ok, wenn du GND flächig auslegst und Vcc als reine LBs (aber
>> deutlich dicker als die Signal LBs). Wenn Vcc noch sternpunktförmig
>> verlegt ist (was leider nicht immer geht) umso besser.

Von MAXIM gibt es einen durchaus lesenswerten Layoutguide hierzu:
http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/5100
In diesem geht es primär um HF-Platinen, dieses Prinzip lässt sich (mehr 
oder weniger gut im  Einzelfall) auch auf doppelseitige Platinen 
übertragen.
Ich habe dies letztens bei einer kleinen Platine für mich privat so 
geroutet (waren insgesamt 6 od. 7 Teilschaltungen wie TFT, LED-Treiber,
OpAmps, µC etc.).

Gruss Uwe

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