100nF Kondensatoren an TQFP

[Michael S. (rbs_phoenix)]

Hallo zusammen. Ich hab da mal eine Frage bezüglich der Kondensatoren 
für die Versorgungsspannung.

Ich habe einen PIC18F87K22 im TQFP80 Gehäuse. Dieser besitzt jeweils an 
den 4 Seiten ein Vdd und Vss Pin. Zusätzlich gibt es noch einen AVdd und 
AVss Pin. Sprich, mein aktueller Schaltplan sieht so aus, dass an den 5 
Vdd Pins 5V sind und an den 5 Vss Pins Masse ist, jeweils mit einem 
100nF SMD-Kondensator. Jetzt ist dieser PIC aber ziemlich belegt und da 
der Pitch nur 0.5mm ist, kann man da nicht so ohne weiteres einen 100nF 
Kondensator daneben platzieren, ohne die anderen Leiterbahnen extrem 
auseinander zu legen. Ich hab das schonmal so gemacht, dass ich mit den 
Leiterbahnen nach innen gegangen bin, mit Vias auf die Oberseite und bin 
dort an die Kondensatoren gegangen. Jetzt stell ich mir nur die Frage, 
ob man das wirklich so streng machen sollte/muss, also die Leitungen so 
kurz wie überhaupt möglich und ein Kondensator an ein Pin-Paar. Man 
könnte ja auch z.B. unten alle Vdd's verbinden, oben alle GND und dann 
alle 4 Kondensatoren nebeneinander legen und Verbinden. Wie macht ihr 
das?
Ich hab das was ich meine mal als Anhang angefügt.

Eine andere Frage wäre noch:
Brauch ich für die AVdd/AVss auch den 100nF Kondensator? Oder muss ich 
da überhaupt 5V anlegen? Denn ich nutze lediglich 1xSPI, 1xPWM und sonst 
nur normale IOs, sprich keine analogen Module wie einen ADC oder so.

Vielen Dank schonmal für jede Antwort

[Falk B. (falk)]

@  Michael Skropski (rbs_phoenix)

>Leiterbahnen nach innen gegangen bin, mit Vias auf die Oberseite und bin
>dort an die Kondensatoren gegangen.

Ist OK.

> Jetzt stell ich mir nur die Frage,
>ob man das wirklich so streng machen sollte/muss, also die Leitungen so
>kurz wie überhaupt möglich und ein Kondensator an ein Pin-Paar.

Nach Möglichkeit sollte man das machen, auch wenn es nicht immer 
wirklich streng nötig ist.

> Man
>könnte ja auch z.B. unten alle Vdd's verbinden, oben alle GND und dann
>alle 4 Kondensatoren nebeneinander legen und Verbinden. Wie macht ihr
>das?

Naja, dadurch hast du aber etwas mehr Intuktivität, weil alles über 
weniger Vias und Leitungen geht und die Leitungen etwas länger sind. 
Praktisch spielt das bei diesem, eher gemütlichen IC aber keine Rolle, 
der Unterschied ist kaum messbar.

>Brauch ich für die AVdd/AVss auch den 100nF Kondensator? Oder muss ich
>da überhaupt 5V anlegen?

Wahrscheinlich schon.

> Denn ich nutze lediglich 1xSPI, 1xPWM und sonst
> nur normale IOs, sprich keine analogen Module wie einen ADC oder so.

Machnmal werden aber auch die IOs des Ports mit versort, welche am ADC 
hängen, auch wenn sie nur digitla arbeiten. Hier zu sparen bringt nix, 
nur potentiellen Ärger.

[Axel R. (Gast)]

Welche Bauform haben denn deine Kondensatoren? Die sehen riiesig aus, 
oder täuscht das?

[Ingo L. (Gast)]

Ich route immer zu erst die Versorgung, dann kann man das systematisch 
am besten überblicken. Meist route ich das auch in 0,8mm. Was viele oft 
vergessen, eine Massefläche ist gut, aber die hinleitung (VCC) muss auch 
sauber liegen :)



Ingo

[Frank K. (fchk)]

Michael Skropski schrieb:

> auseinander zu legen. Ich hab das schonmal so gemacht, dass ich mit den
> Leiterbahnen nach innen gegangen bin, mit Vias auf die Oberseite und bin
> dort an die Kondensatoren gegangen. Jetzt stell ich mir nur die Frage,
> ob man das wirklich so streng machen sollte/muss, also die Leitungen so
> kurz wie überhaupt möglich und ein Kondensator an ein Pin-Paar. Man
> könnte ja auch z.B. unten alle Vdd's verbinden, oben alle GND und dann
> alle 4 Kondensatoren nebeneinander legen und Verbinden. Wie macht ihr
> das?

Normal lautet die Regel: Pro Pin ein Via, und die Kondensatoren so dicht 
wie möglich an das Vcc/Gnd-Paar. Bei realen Layouts muss an da natürlich 
ab und an Kompromisse machen. Wenn der Platz eng wird, nehme ich gerne 
0402-Kondensatoren. Die sind auch hf-technisch etwas besser.

> Eine andere Frage wäre noch:
> Brauch ich für die AVdd/AVss auch den 100nF Kondensator?
ja.

fchk

[Michael S. (rbs_phoenix)]

Das sind 1206 Kondensatoren. Kleinere wären in diesem Fall etwas besser, 
nur hab ich von den anderen noch etliche. Zudem hab ich bisher mit nem 
15€ Lötkolben gelötet und da gehen solche einfach besser als so kleine 
Teile. Jetzt will ich es mal probieren mit Ofen und Lötpaste.

Zu aller erst: Ich hab PCB-Design (noch) nicht gelernt sondern mir 
soweit selbst beigebracht.
Ich route meist so, dass ich erstmal alle Teile drauf mache und nach und 
nach die ganzen vielen Datenleitungen, möglichst auf eine Seite mache. 
Danach kommen die Leitungen, die an mehrere Bauteile gehen (Versorung 
und Busse). Diese kommen dann bevorzugt auf die andere Seite. Jetzt hab 
ich das auch so gemacht, dass ich im Schaltplan an den PIC nur die 3 
SPI-Leitungen, Vdd/Vss und 1xPWM gelegt habe. Die restlichen Bauteile 
hab ich im Layout so gut wie möglich drumrum gelegt und dann geguckt, an 
welche Pins (normale IOs) die Leitungen am besten kommen. Dann im 
Schaltplan die Signale an den PIC angeschlossen und so hab ich sehr 
passende Leiterbahnen. Bei denen ist es ja egal, wo ich die anschließe. 
Um z.B. den CS1 auf Masse zu ziehen, ist es ja egal, ob ich RB2 oder RJ4 
auf 0 setze. Ich hab vorher meist von anfang an die Pins verbunden und 
es war ein Chaos. Dann mit der Technik hatte ich dann 60-70% der Vias 
gespart. Das gleiche mit Treiber wie den ULN2003 o.ä.

[friedrich (Gast)]

Hallo Michael,

wenn ich wenig Platz habe gehe ich ein bischen weiter weg mit den 
Kondensatoren, mache aber die VCC Zueltung zum Kondensator etwas dicker 
(0,5mm oder größer). Oder ich stelle den Kondensator senkrecht zum 
Gehäuse (TQFP), gehe von unten an den VCC-Pin mit Via hoch und dann zum 
Kondensator. Die GND Verbindung gent dann auf der abgewandten Seite an 
eine Massefläche (Ähnlich wie im Bild dort jedoch ein Widerstand).

[Michael S. (rbs_phoenix)]

Alles klar, dann weiß ich ja nun bescheid. Danke an alle. Weitere Tipps 
hör ich aber auch gern.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Michael Skropski schrieb:
> Weitere Tipps
> hör ich aber auch gern.

Dann wäre Lothar Miller die Standardantwort:

http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/14-Entkopplung

[Michael S. (rbs_phoenix)]

"Manch einer nimmt noch immer den altbewährten 100nF und dazu eine 
Anschlusstechnik aus einem Lehrbuch von 1980: irgendwie in die Nähe des 
ICs."
Heißt das, dass 100nF nicht immer die beste Wahl ist? Welche sollte man 
sonst nehmen, oder soll man sich die immer irgendwie ausrechnen?

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Michael Skropski schrieb:
> Heißt das, dass 100nF nicht immer die beste Wahl ist?

Musst du Lothar schon selbst fragen.  Vermutlich meinte er damit
die übliche Gestaltung zu TTL-Zeiten mit einem bedrahteten Kerko,
der "irgendwo neben" dem IC saß.  Die TTL-übliche Anordnung der
GND/VCC-Pins ist ja auch nicht gerade günstig für die bei CMOS
viel präkerere Situation mit den Abblock-Cs.  Nicht umsonst haben
moderne Controller GNC/VCC immer paarweise nebeneinander.

[Daniel H. (Firma: keine) (commander)]

Michael Skropski schrieb:
> Heißt das, dass 100nF nicht immer die beste Wahl ist? Welche sollte man
> sonst nehmen, oder soll man sich die immer irgendwie ausrechnen?

Das heißt wohl primär, dass die nicht "irgendwie" in die Nähe des ICs 
sollen sondern gescheit angebunden werden sollen, eben so, wie es Lothar 
auf der Seite beschreibt.

[Kevin K. (nemon)]

100nF ist ein recht gut brauchbarer Wert für 0815-Anwendungen, wie 
abblocken an einem Atmega, unterstützung eines einfachen Opamps und so 
weiter. Wenn du einen flotten FPGA filtern willst, oder einen Verstärker 
im hohen MHz-Bereich hast, musst du dir mehr Gedanken machen. Die von 
Lothar gezeigte Leiterbahnführung (von der Quelle zum Kondensator und 
von da zum Bauteil) solltest du aber möglichst konsequent befolgen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Michael Skropski schrieb:
> "Manch einer nimmt noch immer den altbewährten 100nF
Es heißt 2 Dinge.
Erstens:
> Heißt das, dass 100nF nicht immer die beste Wahl ist?
Ja, so ist es.
> Welche sollte man sonst nehmen,
Die, deren Impedanzkurve am besten zur störenden/zu unterdrückenden 
Systemfrequenz passt...

> oder soll man sich die immer irgendwie ausrechnen?
Kann man, lohnt sich aber im Bereich bis 100MHz Taktfrequenz nicht 
wirklich. Ab da gilt dann: einen kleinen (so klein, wie du gerade nch 
verarbeiten kannst, für mich und manuell: SMD 0402) 22nF direkt an die 
Pins (und direkt heißt <3mm, denn wie sagt der Angelsachse so schön: 
"each mm has its nH"). Und für die niedrigeren Frequenzen dann der 100nF 
in "in die Nähe" (wobei da mit ungünstigem Layout wieder andere Effekte 
wie z.B. Resonanzen auftreten können, und eine Resonanz bedeutet: 
schlechte Dämfpung)...

Und Zweitens:
> und dazu eine Anschlusstechnik aus einem Lehrbuch von 1980:
> irgendwie in die Nähe des ICs."
Wie schon gesagt: ein Kondensator, der über zwei "10nH-Leitungen" (=2 x 
10mm) angebunden ist, den kannst du eigentlich auch gleich ganz 
weglassen...

[Falk B. (falk)]

@  Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite

>Wie schon gesagt: ein Kondensator, der über zwei "10nH-Leitungen" (=2 x
>10mm) angebunden ist, den kannst du eigentlich auch gleich ganz
>weglassen...

Mann O Mann, immer dieser Extremismus! 10nH sind für verdammt viele 
Schaltungen 0 Problem. Nicht jeder hat 100ps Anstiegszeit!

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Falk Brunner schrieb:
> Mann O Mann, immer dieser Extremismus!
;-)

> 10nH sind für verdammt viele Schaltungen 0 Problem.
Korrekt, aber schon bei 10MHz geben 2x10mm eine Impedanz von gut 1,3 
Ohm. Das ist ein Zahl, mit der man rechnen kann (oder wenigstens wissen 
sollte, dass es sie gibt)...