Hallo lieber RF-Experte, ich beginne mit meiner Frage (später folgen weniger wichtige Fragen), dann erkläre ich den Kontext und falls sich jemand mit RF auskennt, wäre ich sehr glücklich über eine hilfreiche Antwort. Meine Frage: Muss ich mir Gedanken machen über den Wellenwiderstand meiner Signalleitung (PCB), und die Abschlusswiderstände an beiden Enden oder arbeite ich quasi in der "DC-Domäne" und Reflexionen sind für meine Anwendung irrelevant ? Kontext: Ich habe einen analogen IC mit differentieller CMOS-Eingangsstufe. Es handelt sich dabei um einen analogen Filter. Diesen Chip bonde ich direkt auf ein PCB, damit ich mir ein Gehäuse sparen kann. Die maximale Signalfrequenz liegt bei 1,2 GHz. Da mein PCB-Hersteller 0.15 mm Leitungsdurchmesser unterstützt, dachte ich toll, das spart Platz. PCB-Material ist FR4, Kupferleitung, 35 um dick. Ich möchte das Signal mittels 50 Ohm - MMCX Connector auf das Board bringen, dann kommt vermutlich noch ein 50 Ohm-Balun und dann geht das Signal direkt zum Chip. Der Wellenwiderstand einer 0.15 mm Leitung beträgt natürlich keine 50 Ohm. (nebenbei: kennt jemand ein gutes Freeware-Tool, um sowas zu berechnen ???). Ein Kumpel hat mir gesteckt, dass die Leitungsbreite eher um die 1.5 mm sein müsste, um bei FR4 und 35 um Kuperdicke auf 50 Ohm zu kommen. Weiter im Text. Ich kenne die Eingangsimpedanz des Chips nicht. Erstmal hängt die bestimmt von der Frequenz ab. Ich denke, ich müsste eine S-Parameter Simulation durchfüren, um mir diese auszurechnen. (nebenbei: kennt jemand die passende Funktion zwischen Eingangsimpedanz und S-Parameter ???). Bisher bin ich glücklich, dass ich keinen Smith-Chart brauche und auf die ganzen passiven Elemente eines Matching-Netzwerks verzichte. Aber DARF ICH DAS ÜBERHAUPT ? Ich habe mir eine Formel zusammengesetzt, die besagen MÜSSTE, dass ich es darf und zwar wenn gilt: Leitungslänge l < c / (f*sqrt(er)*16). Wobei c Lichtgeschwindigkeit, er Dielektrizitätszahl von FR4, f Signalbandbreite in Hz und 16 "rule of thumb". Bin ich auf dem Holzweg ? Wann würde es helfen "einfach mal" 50 Ohm Wirkwiderstand zwischen die beiden symmetrischen Signalleitungen zu klemmen ? Bei manchen Bus-Systemen wie CAN oder LVDS schließt man den Bus einfach mit einem Wirkwiderstand ab, wieso funktioniert das überhaupt ??? Normalerweise braucht man doch eine komplexwertige Kompensation ??? Danke für eure Hilfe ! Paulchen.
Paul S. schrieb: > 1,2 GHz nett... > nebenbei: kennt jemand ein gutes Freeware-Tool, um sowas zu > berechnen ???). http://www.hp.woodshot.com/ ?
Um sinngemäss beím Titel zu bleiben: Ja die Anpassung sollte dich kümmern. Wo ist eigentlich dein Ground/Shield der asym. Leitung? Ohne sauberes HF-fähiges GND wird das eher nichts. Ja, man kann 0.15mm Leitungen als coplanar waveguide auf 50 Ohm bringen, da wird dann aber der Abstand zum GND recht klein (so 0,1mm!). Auch die Anpassung der Chip-Eingänge ist meist komplex und variiert über die Frequenz. Du kannst es natürlich mit einer Zwangsanpassung versuchen, aber dabei verlierst du Signal. Was soll an Signalen die Schaltung denn verarbeiten?
Das Tool : Appcad. Der Zusammenhanz zwischen eingnagsimpedanz und S-Parameter ... irgendwie wurde da ein Stueck verpasst. Bist du sicher, das noetige Wissen zu haben ?
Die Eingangsimpedanz wird u.a. vom S11 (S-Parameter) dargestellt.
Bei FR4 und 50 Ohm Wellenwiderstand muss bei einer Stripline die Leiterbahnbreite ca 2,7mm betragen. Massefläche auf der Unterseite dabei nicht vergessen. Ralph Berres
Hallo nochmal, ein paar Updates zu meinem Problem, mir hat man gerade gesagt, dass meine Formel korrekt ist, wenn es um das Transmission-Line Problem geht. Jedoch würde der Balun nicht mehr korrekt funktionieren, wenn ich ihm keine differentiellen 50 Ohm als Last präsentieren würde. Deshalb brauche ich ein Model von den Bond-Drähten und ein Model der Chip-Pads. Die passende Software wäre ADS von Agilent. Was soll ein HF-fähiges GND sein ? Bestimmt habe ich ein Stück verpasst zwischen Eingangsimpedanz und S-Parameter, deshalb frage ich ja hier. Entspricht S11 nicht dem voltage reflection coefficient mit (Z1 - Z2) / (Z1+Z2) ? Danke, Paulchen.
Du scheinst wirklich recht "frisch" im Gebiet HF zu sein. Eine asymetrische HF-Leitung besteht immer aus der signalführenden Leitung und dem dazugehörigen Rückpfad (üblicherweise der Schirm/Groundplane). Ein gute GND ist eine gute Ground-Fläche oder zumindest ein HF-fähiger Aufbau beim PCB. Wie sieht denn der PCB aus? Doppelseitig? Wie dick? Gibt es eine ununterbrochene "Massefläche"? Bei 1Ghz hat man den Bereich Gleichstrom schon verlassen. ;-)
Wenn ich es recht verstehe willst du ein assymetrische Eingangssignal an einen symmetrischen Eingang bringen. Das bedeutet ein für das Spectrum geeigneter Transformator Ballun ist von Nöten. Und ja 1,2GHz signalfrequenz ist schon "richtiger Wechselstrom" Reflexionen und Fehlanpassungen werden das Signal beeinflussen. egal ob am Bonddraht, dem PCB oder an deren übergang. Ferner ist die Signalform ausschlaggebend für die notwendige Grenz/ Eckfrequenz. Und wenn es auf Phasenlage ankommt dann sind wir auf grund der wellenlänge schon in einem bereich bei dem Leiterlängen und gruppenlaufzeit auf dem PCB und am Chip selbst nicht mehr zu vernachlässigen sind (respektive kompensiert werden sollten). [Kristallkugel] Da das Ziel deiner Forschung streng geheim, [/Kistallkugel] ...sind nur diese allgemeninen Hinweise möglich. MfG winne newbees goes hightec
Genau, ich möchte zunächst ein asymmetrisches Signal in ein symmetrisches transformieren. Ich habe bereits einen passenden Balun aufgetrieben, der auf 50 Ohm und von 10 bis 1900 MHz spezifiziert ist. Das Board soll 4-lagig sein, Dicke 1.6 mm. Ich denke, ich werde eine durchgehende Groundfläche (bis auf VIAs) realisieren können. Das Signal wird zumindest so beschaffen sein, dass es innerhalb der Bandbreite von 1.2 GHz vollständig beschrieben werden kann.
Paul S. schrieb: > Genau, ich möchte zunächst ein asymmetrisches Signal in ein > symmetrisches transformieren. Ich habe bereits einen passenden Balun > aufgetrieben, der auf 50 Ohm und von 10 bis 1900 MHz spezifiziert ist. > Das Board soll 4-lagig sein, Dicke 1.6 mm. Ich denke, ich werde eine > durchgehende Groundfläche (bis auf VIAs) realisieren können. Du musst (sic), alles andere funktioniert für ein HF gerechtes Layout nicht bei 1.2 GHz FR4 ist in dem Bereich noch in Ordnung, allerdings ist das epsilon r dort schon deutlich niedriger als die üblich angebenen 4.8. Das sollte man bei dem Entwurf dann schon der Microstrip/Stripline oder Coplaner berücksichtigen. Außerdem spendiere deinen Masseverbindungen ausreichend viele VIA, wenn dein IC noch 1.2GHz übertragt, dann kann es durchaus entsprechendes Eigenleben entwickelt.
Paul S. schrieb: > Diesen Chip bonde ich > direkt auf ein PCB, damit ich mir ein Gehäuse sparen kann Blöde Gegenfrage, machst du das selber? Wenn ja wie geht das?
Da ich bisher nur einmal unter Anleitung gebondet habe, werde ich auch diesmal unter Anleitung bonden. Es gibt hier einen manuellen Drahtbonder. Als Oberfläche werde ich eine Ni/Au Legierung wählen. Bin nicht sicher, ob galvanisch oder chemisch. Alles ist besser als Zinn ;) Das Chip-Substrat werde ich per leitfähigem Kleber auf einer Massefläche befestigen, die ich per VIAs an die (hoffentlich HF-fähige) Groundplane eine Ebene drunter kontaktiere. HF-Frage: der Ausgang des Chips geht in eine differentielle aktive Hochimpedanz (25 kOhm) Probe. Was gibt es da hinsichtlich Reflexionen / Matching zu beachten ?
1.) http://de.wikipedia.org/wiki/Anpassung_(Elektrotechnik) 2.) Übersprechen des Ausgangssignal auf den Eingang wirksam verhindern um Rückkopplung zu vermeiden
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