Forum: Platinen Quarz und Cs unter µC platzieren


von Ralf G. (ralg)


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Ich habe mich mal zu dem im Anhang gezeigten Layout verleiten lassen ;-)
+ schön platzsparende Anordnung des Quarzes und der Kondensatoren unter
  dem gesockelten IC.
+ bequemer Zugang zu den Pins neben XTAL2
- Masseanbindung (mit Drahtbrücke) von Quarz und Kondensatoren nicht
  gerade die blanke Sahne
- Massezuführung an die beiden GND-Anschlüsse nur über 'Gabel' möglich

Ob ich das so machen kann?

[ ] Geht so.
[ ] Schaff dir gefälligst außerhalb den entsprechenden Platz und lies
    dir durch was Lothar Miller dazu ausgeführt hat!

von egberto (Gast)


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C10-C12 gehören dann aber auch noch unter den uC!! ;-)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Ralf G. schrieb:
> + schön platzsparende Anordnung des Quarzes und der Kondensatoren unter
>   dem gesockelten IC.
Ähm, welchen Sockel willst du da nehmen?

> Ob ich das so machen kann?
Wer will es dir verbieten?
Die Quarzanbindung ist so ja schon brauchbar. Aber ich würde die Masse 
unter dem Quarz direkt durchverbinden und vom Pin links oben auf der 
Unterseite zum uC fahren. Dann können auch die Kondensatoren schän dicht 
an den Quarz ran...

egberto schrieb:
> C10-C12 gehören dann aber auch noch unter den uC!! ;-)
Und R23 und L11...

von Ralf G. (ralg)


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Lothar Miller schrieb:
> Ähm, welchen Sockel willst du da nehmen?

Kam nicht so richtig rüber: Quarz und Kondensatoren sollen nach 'bottom' 
(einseitiges Cu)

von Reinhard Kern (Gast)


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Ralf G. schrieb:
> und lies
>     dir durch was Lothar Miller dazu ausgeführt hat!

Ich hab das nicht durchgelesen, aber ich bin mir sicher dass es Lothar 
egal ist ob die Quarz-Zuleitungen nach aussen oder nach innen gehen, 
solange sie kurz genug sind.

Ralf G. schrieb:
> Quarz und Kondensatoren sollen nach 'bottom'

Musst du wissen, ob die Bauhöhe zulässig ist. Normalerweise ist 
Hühnerfutter auf LS kein Problem, aber Quarze gehören nicht zu den ganz 
flachen Bauteilen. Wenn du so eine LP z.B. in ein Einschubgehäuse 
schieben willst, stösst möglicherweise der Quarz an und wird abgeschert.

Gruss Reinhard

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Ralf G. schrieb:
> Kam nicht so richtig rüber: Quarz und Kondensatoren sollen nach 'bottom'
> (einseitiges Cu)
Achsoja. Dann mach das so, das klappt sicher. Allemal besser als die 
ganzen Oszillatoren, die gute 5cm neben dem uC platziert werden...

von Ralf G. (ralg)


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Reinhard Kern schrieb:
> Normalerweise ist
> Hühnerfutter auf LS kein Problem, aber Quarze gehören nicht zu den ganz
> flachen Bauteilen.

Ich wollt' mal so ein MQ-Keramik-Quarz von 'EUROQUARTZ LIMITED' 
probieren. Die sind 1.2mm hoch.

Wobei ich gerade im Datenblatt sehe: Die gibt's ja theoretisch auch mit 
nur 2 Pins. Das würde das Problem mit der Top-Layer-Strippe zur 
Masseanbindung lösen.

von Tommy.S (Gast)


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Hallo Ralf,

ja, das geht so. Habe ich selbst schon mehrfach so gelöst. Hatte bei 
DIP-40 einen Flächen Quarz und die Kondensatoren unter der Sockel, das 
wird dann allerdings ein ziemliches Gefummel und ist nicht gerade 
reparaturfreundlich...

Grüße,
Tommy.S

von Ralf G. (ralg)


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So soll's mal aussehen :-)
Ich habe die Cs weiter zusammengerückt (obwohl: 1mm könnte noch gehen) 
und die Drahtbrücke über alles gelegt.

Gerne hätte ich den zweiten GND-Pin noch direkter angeschlossen, aber 
das Außenherumführen der Masseleitung sollte also nicht das Problem sein 
(es hat bis jetzt niemand gemeckert).

Vielen Dank für die Tipps.

von Linüx (Gast)


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Ich darf anmerken, dass ich diese Anordnung nicht für gut befinde. Ist 
zwar bei diesem Tempo kaum signifikant aber es sei dennoch benannt. ICs 
als quelle allen EMV Übels (sie generieren den Terror ja meistens) 
werfen ziemlich mit elektromagnetischen Feldern um sich. Gerade bei THT 
(Durchlochkomponenten) ist das schlimm weil die Feldlinien wunderbar 
gerne in den Pins gebündelt laufen bis diese zu Ende sind und erst dann 
in Luft "übergehen". Mal bildlich gesprochen. Die meisten Feldlinien 
kann man sich rund um den IC vorstellen. Gerade auf der Unterseite wo 
die Pins die Feldlinien führen. Und genau da baust du jetzt ein halbwegs 
kritisches Bauteil ein ?! Da hauts schön rein. Noch dazu machst du die 
Massefläche unter dem IC kaputt, weil du sowieso keine 4 Layer machst. 
Ergo nix gut. Es kostet nix das daneben zu machen. Es hat schon seinen 
Sinn, dass man das für gewöhnlich einfach nicht so macht.

Lothar Miller schrieb:
> Ralf G. schrieb:
>> Kam nicht so richtig rüber: Quarz und Kondensatoren sollen nach 'bottom'
>> (einseitiges Cu)
> Achsoja. Dann mach das so, das klappt sicher. Allemal besser als die
> ganzen Oszillatoren, die gute 5cm neben dem uC platziert werden...

Das ist natürlich auch nix. Im Allgemeinen reicht schon (THT) ein 
Abstand eines 0603 oder 0805er Serienwiderstandes (den man ja sowieso 
reinbaut wenn man nicht ganz behämmert ist) und man kann den Quarz 
gefahrlos platzieren. Da macht man dann nix falsch.

von M. K. (sylaina)


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Lothar Miller schrieb:
> Allemal besser als die
> ganzen Oszillatoren, die gute 5cm neben dem uC platziert werden...

Wer macht denn so nen Quatsch?

Linüx schrieb:
> Es hat schon seinen
> Sinn, dass man das für gewöhnlich einfach nicht so macht.

Das macht man für Gewöhnlich wohl nicht so weils so flache Quarze noch 
nicht sooo lange gibt und wie war das mit Traditionen? Ich denke 
zumindest nicht, dass das EMV-Gründe hat, das halte ich dann doch wieder 
für weit hergeholt.

von Lothar S. (loeti)


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Die Drahtbrücke für den GND vom zweiten C, daß geht so nicht!
Allerdings ist bei den meisten Quarzen GND/Schield durchverbunden so da 
Du sie auch gar nicht benötigst.

Grüße Löti

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Linüx.

> Und genau da baust du jetzt ein halbwegs
> kritisches Bauteil ein ?! Da hauts schön rein.

Also das ein Microcontroller seinen eigenen Quarz durcheinanderhaut, hab 
ich noch nicht erlebt, auch nicht auf kurze Abstände. Immerhin gibt es 
ja sogar PICs mit internem RC-Oszillator. ;O) Gerade bei PICs sind die 
Quarze teilweise so gering belastbar, das ich mit einem 1:100 Tastkopf 
messen muss, um den Oszillator nicht abzuwürgen. Trozdem hatte ich noch 
nie Probleme mit EMV aus dem Controller in den Quarz hinein....

Mag sein, das für einige extreme Anwendungen eine leichte 
Phasenmodulation des Oszillators schon störend ist, aber das ist dann 
schon extrem im Hardcore Bereich. Und die erwähnten internen 
RC-Oszillatoren sind dafür dann auch mit Sicherheit zu wackelig.

Muss er selber wissen, was er braucht. RC-Oszillatoren haben gegenüber 
Quarzen auch Vorteile über geringen Stromverbrauch hinaus: Definierte 
Anschwingzeit, wenig Mikrofonieanfälligkeit......

Appropos Mikrofonie: Wenn Deine Anwendung einen so präziesen 
Quarzoszillator benötigt, dass Du Angst hast das die EMV aus dem 
Controller störend ist, solltest Du Deine Schaltung nie ansprechen oder 
gar anniesen. ;O)

>  Noch dazu machst du die
> Massefläche unter dem IC kaputt, weil du sowieso keine 4 Layer machst.
> Ergo nix gut.

Masseflächen "funktionieren" eh nur wirklich gut bei Multilayer. Und 
diese Überlegungen zielen auf Frequenzen über 1GHz. Die üblichen 
Flankensteilheiten für Microcontrollertakte sind im allgemeinen weit 
davon entfernt.

> Es kostet nix das daneben zu machen.

Doch....Platz in der Breite.

> Es hat schon seinen
> Sinn, dass man das für gewöhnlich einfach nicht so macht.

Ja. Aber das hat eher fertigungstechnische Gründe. Zweiseitige 
Bestückung ist ein paar Arbeitsschritte mehr und darum etwas teurer. 
Dazu kommt Reinhard Kern Argument mit dem Platz nach unten und dem 
Abscheren im engen Gehäuse.

Wenn Platz nach unten genug ist, und er ehn nur ein paar selber von Hand 
lötet, oder aus anderen Gründen schon zweiseitig bestücken muss, ist das 
doch ok.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de

von Werner (Gast)


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Bernd Wiebus schrieb:
> Doch....Platz in der Breite.

Wenn Platz das Problem ist, würde man wohl als erstes beim DIL-Gehäuse 
und den anderen THT-Bauelementen ansetzen.

von Lothar S. (loeti)


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> Wenn Platz das Problem ist, würde man wohl als erstes beim DIL-Gehäuse
> und den anderen THT-Bauelementen ansetzen.

Sorry, aber Mischbestückungen oben THT unten SMD sind in der Industrie 
heute Usus.

Grüße Löti

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Werner.

 > Bernd Wiebus schrieb:
>> Doch....Platz in der Breite.
>
> Wenn Platz das Problem ist, würde man wohl als erstes beim DIL-Gehäuse
> und den anderen THT-Bauelementen ansetzen.

Auch wieder wahr......

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de

von Lothar S. (loeti)


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>> Wenn Platz das Problem ist, würde man wohl als erstes beim DIL-Gehäuse
>> und den anderen THT-Bauelementen ansetzen.
>
> Auch wieder wahr......

Dann mußt Du Deinen uC aber "in circuit" programmieren und benötigst 
Platz dafür... .
Oder ein teures Programmiergerät... .

Grüße Löti

von Reinhard Kern (Gast)


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Lothar S. schrieb:
> Sorry, aber Mischbestückungen oben THT unten SMD sind in der Industrie
> heute Usus.

Usus heisst, dass man im speziellen Fall für den Platzgewinn die 
Mehrkosten für beidseitige Bestückung in Kauf nimmt, nicht dass man das 
umsonst bekommt.

Gruss Reinhard

von Lothar S. (loeti)


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Hab' auch nie behauptet. Grüße

von Kevin K. (nemon) Benutzerseite


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Lothar S. schrieb:
> Dann mußt Du Deinen uC aber "in circuit" programmieren und benötigst
> Platz dafür... .
> Oder ein teures Programmiergerät... .
Mein ISP-Adapter kostet 20€, hat USB und kann 3,3/5V. Gekaufte 
Programmierer mit Sockel sind nicht günstiger.
Dazu ne 6polige Stiftleiste (ich nehme mittlerweile meist welche im 
1,27mm-Raster) und das nimmt nur wenig Platz weg. Die muss ja auch nicht 
direkt am µC platziert sein.

von Lothar S. (loeti)


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> Dazu ne 6polige Stiftleiste (ich nehme mittlerweile meist welche im
> 1,27mm-Raster) und das nimmt nur wenig Platz weg.

Ich würde sagen: Etwa soviel wie der Quarz mit Cs.

Grüße Löti

von Reinhard Kern (Gast)


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Lothar S. schrieb:
> Dann mußt Du Deinen uC aber "in circuit" programmieren und benötigst
> Platz dafür... .
> Oder ein teures Programmiergerät... .

Das ist ja nicht das einzige Problem mit SMD - wenn ein Anfänger mit 
Prozessoren hantiert, könnte es durchaus mal vorkommen, dass sich die 
Frage nach dem Austausch eines kaputten Prozessors erhebt. Korrektur: 
das passiert auch Nicht-Anfängern, auch wenn das manche hier empört von 
sich weisen würden.

Gruss Reinhard

von Lothar S. (loeti)


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> Korrektur: das passiert auch Nicht-Anfängern, auch wenn das manche hier > empört 
von sich weisen würden.

Vor allem wenn sie in die Jahre kommen. Ich sprech aus Erfahrung, früher 
hatte ich Adleraugen... .

Grüße Löti

von Linüx (Gast)


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Bernd Wiebus schrieb:
>> Und genau da baust du jetzt ein halbwegs
>> kritisches Bauteil ein ?! Da hauts schön rein.
>
> Also das ein Microcontroller seinen eigenen Quarz durcheinanderhaut, hab
> ich noch nicht erlebt, auch nicht auf kurze Abstände.

Wenn jemand aber andere Signale über ellenlange Antennen sich an den 
Mikrocontroller herholt und das direkt neben dem Quarz ist und der auch 
noch so schrecklich maximal-induktiv an GND angebunden ist wie dieser, 
dann ist das durchaus ein Problem. Dann hat der TO auch noch den 
Autorouter verwendet. Da ist ja alles Willkürlich. Jedes Signal egal wie 
steil kommt da an. Warscheinlich noch nichtmal gefiltert das ganze.

Bernd Wiebus schrieb:
> Muss er selber wissen, was er braucht. RC-Oszillatoren haben gegenüber
> Quarzen auch Vorteile über geringen Stromverbrauch hinaus: Definierte
> Anschwingzeit, wenig Mikrofonieanfälligkeit......

Dafür halt ein Temperaturverhalten das das normalerweise nicht 
tolerierbar ist. Zumindest sobald USB, CAN od. serielle Schnittstellen 
im Einsatz sind. Wobei es bei Hobbybastlern ja sowieso kaum was ausmacht 
wenn das mal die Grätsche macht und rausfliegt.

Bernd Wiebus schrieb:
> Wenn Deine Anwendung einen so präziesen
> Quarzoszillator benötigt, dass Du Angst hast das die EMV aus dem
> Controller störend ist, solltest Du Deine Schaltung nie ansprechen oder
> gar anniesen. ;O)

EMV geht immer in beide Richtungen. Ich kann dir mal ein Layout schicken 
mit dem ich wirklich massive Probleme durch übersprechen einer Stripline 
hatte die ich 2 Lagen (GND/Vcc Planepärchen) unter dem PIC24 verlegt 
hatte. Seitdem bin ich da sehr vorsichtig geworden. Gerade wenn man 
OSCout nutzt und nen Quarz zwischen OSCout und OSCin drin hat.

Bernd Wiebus schrieb:
>>  Noch dazu machst du die
>> Massefläche unter dem IC kaputt, weil du sowieso keine 4 Layer machst.
>> Ergo nix gut.
>
> Masseflächen "funktionieren" eh nur wirklich gut bei Multilayer.

Bei 2 Lagen kommt man ja auch kaum mit einer Massefläche hin. Das wird 
dann so ein zerfleddertes Ding und es verwenden sowieso die meisten 
THT-Vias.

Bernd Wiebus schrieb:
>> Es kostet nix das daneben zu machen.
>
> Doch....Platz in der Breite.

Ja und wenns schief geht dann kostets nen 150€ für ne neue Platine

Bernd Wiebus schrieb:
> Masseflächen "funktionieren" eh nur wirklich gut bei Multilayer. Und
> diese Überlegungen zielen auf Frequenzen über 1GHz. Die üblichen
> Flankensteilheiten für Microcontrollertakte sind im allgemeinen weit
> davon entfernt.

Bei 1GHz kannst du getrost eine Null streichen bei einem unerfahrenen 
Layouter. Die Flankensteilheit ist jedoch nie zu vernachlässigen. Aber 
bei den Künsten eines Hobbyisten währt die Flankensteilheit sowieso 
nicht lange ...

Reinhard Kern schrieb:
> Lothar S. schrieb:
>> Sorry, aber Mischbestückungen oben THT unten SMD sind in der Industrie
>> heute Usus.
>
> Usus heisst, dass man im speziellen Fall für den Platzgewinn die
> Mehrkosten für beidseitige Bestückung in Kauf nimmt, nicht dass man das
> umsonst bekommt.

Das ist doch bei jedem Bestücker Standart, dass er einmal durch den Ofen 
und dann über die Welle laufen lässt. Mehrkosten sind minimal.

Reinhard Kern schrieb:
> Lothar S. schrieb:
>> Dann mußt Du Deinen uC aber "in circuit" programmieren und benötigst
>> Platz dafür... .
>> Oder ein teures Programmiergerät... .
>
> Das ist ja nicht das einzige Problem mit SMD - wenn ein Anfänger mit
> Prozessoren hantiert, könnte es durchaus mal vorkommen, dass sich die
> Frage nach dem Austausch eines kaputten Prozessors erhebt. Korrektur:
> das passiert auch Nicht-Anfängern, auch wenn das manche hier empört von
> sich weisen würden.

Wer nagelt denn auf einem gelayouteten Board einen Mikrocontroller ?! Da 
gehört ja ordentlich Doofheit dazu.

von Lothar S. (loeti)


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> Wer nagelt denn auf einem gelayouteten Board einen Mikrocontroller ?!

Ich zum Bleistift, Fassungen korrodiern, Lötstellen nicht.

Grüße löti

von Werner (Gast)


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Lothar S. schrieb:
> Dann mußt Du Deinen uC aber "in circuit" programmieren und benötigst
> Platz dafür... .

Das kommt drauf an.
Für den Eigenbedarf wird einmal "in circuit" über ein paar heiße 
Leitungen ein Bootloader draufgespielt und dann ist "in circuit" für den 
Prozessor Geschichte.

von Lothar S. (loeti)


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> wird einmal "in circuit" über ein paar heiße Leitungen

Hmm, reversible heiße Leitungen bei SMD.

Du sprichst aus reichlicher praktischer Erfahrung?

Grüße Löti

von Wolfgang (Gast)


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Lothar S. schrieb:
> Hmm, reversible heiße Leitungen bei SMD.

Was meinst du mit "reversibel"?
Kurz die ICP-Leitungen anheften, Bootloader flashen und ICP-Ltg. wieder 
weg.
Und dann eigentlich nie wieder ;-)

von Reinhard Kern (Gast)


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Linüx schrieb:
> Da
> gehört ja ordentlich Doofheit dazu.

Wir wissen ja alle, dass es auch absolut perfekte Menschen gibt, aber du 
kannst dich ja nicht mit dem Durchschnitt vergleichen. Der gewöhnliche 
Mensch an sich macht doch mal Fehler, du bist da selbstverständlich 
nicht gemeint.

Gruss Reinhard

von Linüx (Gast)


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Lothar S. schrieb:
>> Wer nagelt denn auf einem gelayouteten Board einen Mikrocontroller ?!
>
> Ich zum Bleistift, Fassungen korrodiern, Lötstellen nicht.
>
> Grüße löti

Sorry ich hab mich falsch ausgedrückt. Mit "nageln" meint ich wer es 
noch schafft einen Mikrocontroller auf einem fertig gelayouteten Board 
zu zerstören. M.M.n ist THT sowieso obsolet, außer bei 
Leistungsbauteilen und Bauteilen mit hoher mech. Belastung.

Reinhard Kern schrieb:
> Linüx schrieb:
>> Da
>> gehört ja ordentlich Doofheit dazu.
>
> Wir wissen ja alle, dass es auch absolut perfekte Menschen gibt, aber du
> kannst dich ja nicht mit dem Durchschnitt vergleichen. Der gewöhnliche
> Mensch an sich macht doch mal Fehler, du bist da selbstverständlich
> nicht gemeint.

So ein Gelaber. Ich bin doch auch nicht perfekt. Aber ich habs noch nie 
geschafft einen FPGA oder Mikrocontroller zum rauchen zu bringen weil 
ich auf einem funktionierenden Board irgendwas gemacht habe. Entweder 
raucht es beim ersten Einstecken oder beim Anstecken externer 
Komponenten. Bei zweiterem habe ich dann wohl eine Schutzbeschaltung 
vergessen. Aber dann ist ein Redesign fällig.

von Lothar S. (loeti)


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> Aber ich habs noch nie geschafft...

Kommt noch...

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