Hallo Zusammen, habe nun angefangen mich mit EAGLE auseinander zu setzen und habe ein paar Probleme. Ich soll über ein Studiumspraktikumsprojekt eine Schaltung designen, die je nach angeschlossenem Eingangs-Rechtecks-Signal, Pulse generiert die 62.5ns breit sind. Das schaffe ich indem ich an die Schaltung noch ein 8MHz Quarz (Oszillator) anschließe. D.h. Ich nehm ein 1Hz Eingangs-Signal und am Ausgang der Schaltung erhalte ich jede Sekunde ein 62.5ns breiter Puls. Die Schaltung steht soweit. Bauteile wurden bei Farnell herausgesucht und bestellt. Mein Problem besteht nun darin die Schaltung zu Layouten. Die passenden Bauteile habe ich bei Farnell heruntergeladen und das getaktete D-Flipflop (das es nicht gab) habe ich selbst erstellt. Alles im SOT23 Package (SMD). Ich weiß das ich beim Layout auf besonders kurze Leitungslänge,bei der Leitung die mit dem Quarz verbunden ist, achten muss. Generell sollte man eigentlich nie unter 1/10 der Wellenlänge kommen. Was jedoch nicht so leicht lösbar ist. Habe gewisse Programme die mir beim Berechnen helfen. Dazu kommt, keine Leitungen über 45° Winkel verlegen, aufgrund von Reflexion. Habe nun mehrere Fragen. Die Schaltung an sich, sieht total "leer" aus. Wie siehts mit Koppelkondensatoren aus. Habe gehört ich soll zwischen VCC und GND kleine Kondensatoren dazwischen hängen. Eine andere Frage. Der Ausgangswiderstand von 1MegOhm hatte ich nur eingebaut um die Schaltung mit LTSpice sauber zu simulieren. Wie siehts in einer realen Schaltung aus? Ich nutze BNC Buchsen (50Ohm) sollte das Signal nicht an den Wellenwiderstand angepasst sein um Reflexionen zu vermeiden? Der Design Rule Check bringt mich noch um. Die Massefläche kann man über ein Polygon erzeugen oder? Dann spar ich mir die. Des Weiteren fehlt noch die Spannungsversorgung. Betreibe die Schaltung mit 3.3V und möchte das über einen Hohlstecker realisieren, habe jedoch keine passende EagleLib gefunden, die einen solchen enthält. Bei der Spannungsversorgung muss ich eigentlich nicht die 90° Regel beachten oder? Gleichstrom? Benötige ein wenig Hilfe. Danke
Hallo Alexander Alexander Schott schrieb: > keine Leitungen über 45° Winkel verlegen, aufgrund > von Reflexion. Bezüglich der 90° regel gibt es auch verschiedene Meinungen und ich glaub in einem Blatt von Texas Instruments mal gelesen zu haben dass man auf die 90° erst ab Frequenzen im GHz bereich achten muss. Alexander Schott schrieb: > Habe gehört ich soll zwischen > VCC und GND kleine Kondensatoren dazwischen hängen. Sollte man zumindest am Eingang der Schaltung machen, also einen Elko in Verbindung mit einem Folienkondensator, das hat sich eigendlich immer bewährt. Wenn du ganz vorsichtig sein willst gibst du noch direkt zu den versorgungsspannungs-pins der ICs direkt einen 1nF großen Kondensator (Folie oder Keramik), aber ich glaube nicht dass du die auch noch benötigst, da die Leitungslänge am board jetzt nicht so groß ist. Alexander Schott schrieb: > sollte das > Signal nicht an den Wellenwiderstand angepasst sein um Reflexionen zu > vermeiden? Ja sollte es, wobei ich jetzt nicht glaube dass du in die schaltung einen 50 Ohm Widerstand einbaun solltes, der muss eigendlich immer am Ende der Leitung sein Alexander Schott schrieb: > Bei der > Spannungsversorgung muss ich eigentlich nicht die 90° Regel beachten > oder? Gleichstrom? Solange du keine Hochfrequenzspitzen (> 1GHz) auf der Versorgungsspannung zulassen willst ist es egal. Es ist nur im HF-Bereich wichtig die Leitungen zwischen IC und Koppelkondensator möglichst Induktivitätsfrei zu gestalten, 90° Winkel können den Induktivitätsbelag meines wissens etwas erhöhen. lg Peter
@ Alexander Schott (algore87) >Die Schaltung steht soweit. Es fehlen die Entkoppelkondensatoren! http://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator >Ich weiß das ich beim Layout auf besonders kurze Leitungslänge,bei der >Leitung die mit dem Quarz verbunden ist, achten muss. Nö, denn du hast gar keinen Quarz auf der Schaltng sondern einen BNC-Eingang, wo ein Takt eingespeist wird. > Generell sollte >man eigentlich nie unter 1/10 der Wellenlänge kommen. ??? >Was jedoch nicht so leicht lösbar ist. Du siehst Gespenster. >Habe gewisse Programme die mir beim Berechnen >helfen. Die nützen dir rein gar nichts, wenn du die Grundlagen nicht verstanden hast. > Dazu kommt, keine Leitungen über 45° Winkel verlegen, aufgrund > von Reflexion. Das ist eine Legende. http://www.mikrocontroller.net/articles/Wellenwiderstand#90.C2.B0_Ecken_in_Leiterbahnen >Habe nun mehrere Fragen. Die Schaltung an sich, sieht total "leer" aus. Aber verbesserungsfähig. Schaltplan richtig zeichnen >Wie siehts mit Koppelkondensatoren aus. Habe gehört ich soll zwischen >VCC und GND kleine Kondensatoren dazwischen hängen. Du MUSST! >Eine andere Frage. Der Ausgangswiderstand von 1MegOhm hatte ich nur >eingebaut um die Schaltung mit LTSpice sauber zu simulieren. Wie siehts >in einer realen Schaltung aus? Ich nutze BNC Buchsen (50Ohm) sollte das >Signal nicht an den Wellenwiderstand angepasst sein um Reflexionen zu >vermeiden? Ja, siehe Wellenwiderstand. >Der Design Rule Check bringt mich noch um. Die Massefläche kann man über >ein Polygon erzeugen oder? Ja. > Dann spar ich mir die. Warum? Mach es einfach KOMPLETT und richtig, alles andere ist Murks. Ist nicht wirklich schwer. >Des Weiteren fehlt >noch die Spannungsversorgung. Betreibe die Schaltung mit 3.3V und möchte >das über einen Hohlstecker realisieren, habe jedoch keine passende >EagleLib gefunden, die einen solchen enthält. Gibt es aber. Such mal nach CON_irgendwas. > Bei der >Spannungsversorgung muss ich eigentlich nicht die 90° Regel beachten >oder? Gleichstrom? Ja.
Vielen Dank für die bisherigen Tipps, mir ist klar das mir das beste Berechnungsprogramm nicht nützt, solange ich die Theorie oder das Prinzip nicht verstanden habe. Jedoch sollte jeder die Möglichkeit bekommen es zu lernen. Wie ich oben beschrieben habe, liegen meine Stärken nicht in der Schaltungstechnik, sondern eher in der Informatik / Optik / Physik. Bin jedoch stark daran interessiert mir neue Kenntnisse im Schaltungsdesignbereich anzueignen. Zu meinen weiteren Fragen/Problemen. 1) Spannungsversorgung auf dem Board. Im Schaltplan ist die Versorgungsspannung zwar gekennzeichnet, aber im Layout muss ich ja über ein Netzteil (Bananenbuchse) oder Batterie, diese gewährleisten. Habe in meiner Bibliothek ein Modell dazu erstellt mit den passenden Daten. Im Layout verbinde ich die Leiterbahnen der Spannungsversorgung mit der Buchse. Im Schaltplan wird diese aber nicht seperat eingefügt? Mir wurde gesagt die Leiterbahn der Spannungsversorgung schön breit zu machen... breit bedeutet einen größeren Widerstand der Leiterbahn, worauf muss dabei geachtet werden? 2) Zu den Koppelkondensatoren http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/14-Entkopplung Mir ist noch nicht klar, welche größen ich genau verwenden soll, Elko + Folien, worauf ist zu achten? 3) mit der Anpassung an die BNC Buchse (keine Reflexion) habe ich auch noch Probleme Danke für die Hilfe Mfg Alex
@ Alexander Schott (algore87) >Versorgungsspannung zwar gekennzeichnet, >Layout verbinde ich die Leiterbahnen der Spannungsversorgung mit der >Buchse. Sicher, was sonst? > Im Schaltplan wird diese aber nicht seperat eingefügt? Natürlich, man kann auch ein Symbol für die Buchse einfügen. >Mir wurde >gesagt die Leiterbahn der Spannungsversorgung schön breit zu machen... Naja, alles relativ. Für die drei ICs braucht es nur ein paar mA, da reichen auch 0,3mm Breite. >breit bedeutet einen größeren Widerstand der Leiterbahn, Kleineren. >Mir ist noch nicht klar, welche größen ich genau verwenden soll, 100nF Keramik reicht hier. >3) mit der Anpassung an die BNC Buchse (keine Reflexion) habe ich auch >noch Probleme Siehe Wellenwiderstand.
Nochmals vielen Dank für die Hilfe. Viele der Beiträge gehen über CMOS-Technologie, die hier verwendeten Bausteine basieren aber auf TTL. Ändert dies etwas? Habe die Schaltung noch etwas optimiert und die Bananenbuchsen eingebaut. Die Koppelkondensatoren sind auch schon drin. Natürlich muss ich im Layout berücksichtigen, dass sie direkt beim IC zwischen VCC und GND hängen. Kann ich sonst noch etwas optimieren? Zur Terminierung. Habe die Datenblätter der IC's durchforstet. Laut Datenblatt hat der AND-Baustein eine t_raise von 2ns. Nach der Formel dürfte dann keine Leitung länger als 7cm sein. Das heißt wenn ich darunter bleibe muss ich nicht abschliesen? Die IC's selbst haben doch auch einen "Innenwiderstand" wie wird der noch berücksichtigt? PS: Der 1 MegOhm wird dann noch ausgetauscht und direkt vor den Ausgangs-BNC geschaltet. PPS: Sollte ich noch generell einen etwas größeren Kondensator zur Spannungsstabilisierung einbauen? Im uF-Bereich? Danke, Gruß Alex
Layout angefügt. Leider habe ich extreme Probleme mit dem Design Rule Check, gibt es eine Benutzerdefinierte Vorgabe bezüglich der Einstellungen?
Alexander Schott schrieb: > Leider habe ich extreme Probleme mit dem Design Rule > Check, gibt es eine Benutzerdefinierte Vorgabe bezüglich der > Einstellungen? Ja, du kannst alles einstellen (Tabs Layer, Clearance usw.). Aber entscheidend ist nicht, ob du mit den Vorgaben Probleme hast, sondern dass der Leiterplattenhersteller damit keine Probleme hat. Oft bieten die sogar an ihren Prozess angepaßte DRU-Files an.
@ Alexander Schott (algore87) >Layout angefügt. Erste Gehversuche. Die Leitungen sind zu breit, zwischen zwei SOIC Pins bekommt man so keine Leitungen durch. > Leider habe ich extreme Probleme mit dem Design Rule >Check, gibt es eine Benutzerdefinierte Vorgabe bezüglich der >Einstellungen? Sicher, das ganze Fenster mit allen Tabs kann man nach Lust und Laune einstellen. Aber man kann damit auch viel falsch einstellen. Lad dir mal die DRC von PCB-Pool runter, die hat realistische Daten. http://www.pcb-specification.com/images/stories/Downloads/Eagle_DRU_all.zip Noch ein paar Hinweise zu deinem Schaltplan. - Nutze die Standardsymbole von Eagle, deine Eigenkreationen sind nicht so toll. - ICs haben durchnummerierte Namen ala IC1, IC2, nich AND, DFF etc. - Mimimiere Knicke in Leitungen, die irritieren Die Funktion deiner Schaltung ist auch fragwürdig. D und CLK am DFF verbunden? Das schreit nach Problemen. Wenn du eine Flanke erkennen wilst, klemm D auf HIGH. Warum so ein exotischen AS1008? 74HC08 tut das Gleiche, wenn es schneller sein muss gibt es modernere Familien ala AHC, VHC etc. Bipolare Logik-ICs nutzt man heute kaum noch. Die fressen zuviel Strom und sind auch nicht schneller als moderne CMOS-Versionen. - Durch deine selbsgemalten Symbole ist die Schaltung nur sehr schwer verständlich. - Das VCC/GND Symbol ist maximal ungünstig platziert. Das gehört zu den Entkoppelkondensatoren. - Das linke FlipFlop hat werder Namen noch Bauteilwert Was soll die Schalttung denn machen? Der Rest ist mir zu kryptisch gemalt.
> - Das linke FlipFlop hat werder Namen noch Bauteilwert
Das Flipflop macht doch gar nichts sinnvolles, da D und CLK verbunden
sind. Vermutlich ist das aber ein absichtlich publizierter
Schaltplanfehler um Nachbauer zu verwirren.
Helmut S. schrieb: > Das Flipflop macht doch gar nichts sinnvolles, da D und CLK verbunden > sind. Vermutlich ist das aber ein absichtlich publizierter > Schaltplanfehler um Nachbauer zu verwirren. Das Flipflop setzt seinen Ausgang nur einmal auf high und lässt den auf high egal was am Eingang ankommt bis es sein Reset bekommt, also macht es schon was sinnvolles
@ Peter Kremsner (peterkremsner) >> Das Flipflop macht doch gar nichts sinnvolles, da D und CLK verbunden >> sind. Vermutlich ist das aber ein absichtlich publizierter >> Schaltplanfehler um Nachbauer zu verwirren. >Das Flipflop setzt seinen Ausgang nur einmal auf high und lässt den auf >high egal was am Eingang ankommt bis es sein Reset bekommt, also macht >es schon was sinnvolles Nö. Schon mal was von Setup und Hold Zeiten gehört? Die Schaltung mit D und CLK auf dem gleichen Signal wurde früher zur Erzeugung metastabiler Zustände benutzt . . .
Alexander Schott schrieb: > Layout angefügt. Leider habe ich extreme Probleme mit dem Design Rule > Check, gibt es eine Benutzerdefinierte Vorgabe bezüglich der > Einstellungen? Bei PCB-Pool gibt es fertige Regeln für Standard und Feinleiter. Datei herunterladen und beim DRC laden, fertig. Sehr gut finde ich die Sparkfun Tutorials https://www.sparkfun.com/tutorials/115 Das pdf das dort verlinkt wird ist lesenswert dort gibt es auch eine *.dru Datei für deren Design Regeln
Falk Brunner schrieb: > @ Peter Kremsner (peterkremsner) > >>> Das Flipflop macht doch gar nichts sinnvolles, da D und CLK verbunden >>> sind. Vermutlich ist das aber ein absichtlich publizierter >>> Schaltplanfehler um Nachbauer zu verwirren. > >>Das Flipflop setzt seinen Ausgang nur einmal auf high und lässt den auf >>high egal was am Eingang ankommt bis es sein Reset bekommt, also macht >>es schon was sinnvolles > > Nö. Schon mal was von Setup und Hold Zeiten gehört? Die Schaltung mit D > und CLK auf dem gleichen Signal wurde früher zur Erzeugung metastabiler > Zustände benutzt . . . Wenn das die Aufgabe ist, dann muss D statisch auf "1" stehen, also mit der positiven Versorgung verbunden sein.
Beitrag "Re: Digitale Schaltungstechnik Frage & Eagle Neueinsteiger" "Wenn du eine Flanke erkennen wilst, klemm D auf HIGH."
Falk Brunner schrieb: >>> Das Flipflop macht doch gar nichts sinnvolles, da D und CLK verbunden >>> sind. Vermutlich ist das aber ein absichtlich publizierter >>> Schaltplanfehler um Nachbauer zu verwirren. > >>Das Flipflop setzt seinen Ausgang nur einmal auf high und lässt den auf >>high egal was am Eingang ankommt bis es sein Reset bekommt, also macht >>es schon was sinnvolles > > Nö. Schon mal was von Setup und Hold Zeiten gehört? Die Schaltung mit D > und CLK auf dem gleichen Signal wurde früher zur Erzeugung metastabiler > Zustände benutzt . . . Stimmt, sorry war mein Fehler hab mal wieder auf die Setup-Zeit vergessen, hätte ich mir eigendlich merken sollen, hat mir mal bei einer Prüfung in der Uni den 1er gekostet ^^ Ich denke aber mal er wollte es so nutzen, aber wie du schon richtig sagtest: Falk Brunner schrieb: > Wenn du eine Flanke erkennen wilst, klemm D auf HIGH.
Zweck der Schaltung: Ich speise ein Rechteck-Eingangssignal mit einem gewissen Takt ein. Die BNC Buchse, die mit Quarz oder Oszi betitelt ist, sollte ursprünglich eine Quarzoszilatorschaltung darstellen, in der ich mittels 8 MHz Quarz und richtiger Beschaltung ein Referenzschwingungssystem darstellt. Nun geht es darum durch den richtigen Einsatz von digitalen Gattern einen einzelnen Puls zu generieren, der dann durch den Quarz 62.5ns breit ist. Dies soll jedes mal dann erfolgen, wenn ich eine positive Flanke per Eingangssignal auf die Schaltung gebe. D.h. wenn ich nun ein Rechteck-Signal von bsp. 100Hz drauf gebe, soll auch nur alle (1/100)s ein Puls von 62.5ns entstehen. In der Simulation ist dies mit der oben gezeigten (LTSpice) Schaltung schon gelungen. Die Schwierigkeit bestand darin, passende Bauteile zu finden, sodass sie auch unter realen Bedingungen funktioniert. Gestern wurde die Schaltung gefräst und gelötet. Jedoch funktioniert sie leider nicht. Mussten auch auf 5V Spannung gehen.
Wie schon gesagt du wirst beim D-Flipflop das Problem mit der Setup-Zeit haben, sonst sollte es glaub ich passen beim AND hast du noch eine nicht gerade Sinnvolle konstruktion, du hängst 1A direkt auf VCC da is es dem Signal auf 1B egal obst du es jetzt in das AND gibst oder nicht, also das kannst du theoretisch weg lassen
@ Alexander Schott (algore87) >Ich speise ein Rechteck-Eingangssignal mit einem gewissen Takt ein. Die >BNC Buchse, die mit Quarz oder Oszi betitelt ist, sollte ursprünglich >eine Quarzoszilatorschaltung darstellen, in der ich mittels 8 MHz Quarz >und richtiger Beschaltung ein Referenzschwingungssystem darstellt. OK. >Nun geht es darum durch den richtigen Einsatz von digitalen Gattern >einen einzelnen Puls zu generieren, der dann durch den Quarz 62.5ns >breit ist. Das sind aber 16 MHz. Darauf zu bauen, dass der Takt ideale 50% Tastverhältnis hat, ist oft nicht praktikabel. > Dies soll jedes mal dann erfolgen, wenn ich eine positive >Flanke per Eingangssignal auf die Schaltung gebe. D.h. wenn ich nun ein >Rechteck-Signal von bsp. 100Hz drauf gebe, soll auch nur alle (1/100)s >ein Puls von 62.5ns entstehen. Ein Flankendetektor. Ein Klassiker. Allerdings baut man den anders. > In der Simulation ist dies mit der oben >gezeigten (LTSpice) Schaltung schon gelungen. Die Schwierigkeit bestand >darin, passende Bauteile zu finden, sodass sie auch unter realen >Bedingungen funktioniert. Was noch nicht vollendet ist. >Gestern wurde die Schaltung gefräst und gelötet. Jedoch funktioniert sie >leider nicht. Mussten auch auf 5V Spannung gehen. Das ist der Untschied zwischen Theorie und Praxis. ;-)
> Das ist der Untschied zwischen Theorie und Praxis. ;-)
Da der Fragesteller doch gar nicht weiß wie eine richtige Schaltung für
diese Aufgabe aussehen könnte, kann man nicht davon reden, dass Theorie
und Praxis nicht stimmen.
Mal wieder ein kleines Update. Layout wurde überarbeitet. Auf die Terminierung wurde verzichtet, da aufgrund der kurzen Leiterbahnen keine nötig ist (durch Berechnung). Der Schaltplan wird nochmal überarbeitet, gerade mit dem selbsterstellten Symbol.
@Alexander Schott (algore87) >Mal wieder ein kleines Update. Layout wurde überarbeitet. Der Schaltplan leider nicht. >Auf die >Terminierung wurde verzichtet, da aufgrund der kurzen Leiterbahnen keine >nötig ist (durch Berechnung). WOW! Da muss man sicher viel rechnen ;-) Aber wie lang ist denn das Kabel, das an der BNC Buchse angeschlossen wird? Hast du das berechnet? Wo wird es angeschlossen? 50 Ohm Messeingang oder hochohmiger 1M Oszieingang? Dein Layout ist immer noch fragwürdig. Wie kommen die Entkoppelkondensatoren zu ihrem Masseanschluss? "Einfach" per Massefläche? Glaub ich eher nicht. http://www.mikrocontroller.net/articles/Richtiges_Designen_von_Platinenlayouts#Vorgehen_bei_der_Layouterstellung Das Schaltungsprinzip bleibt fragwürdig, und bei dem "Schaltplan" hab ich auch keine Lust das nachzuvollziehen. Sorry.
Ja 50 Ohm Koaxial-Kabel, auf 50Ohm Eingang. Kabellänge, sehr kurz. Kondensatoren werden über Massefläche angeschlossen. Sowohl oben als auch auf der Unterseite. Kein Problem. Hatte bis vor ca. einer Woche noch nie mit Eagle zu tun, bislang auch noch nicht praktisch Schaltungen designed und realisiert. Mir wurde schon sehr viel durch die bisherigen Kommentare von euch geholfen!
Dann musst Du die Eingänge mit 50 Ohm Widerständen (nach GND) abschließen und auch der Ausgang muss 50 Ohm (allerdings in Reihe). Das wäre zwar noch nicht 100% korrekt, aber immerhin viel besser, als gar keine Abschlußwiderstände. Lesestoff dazu: http://de.wikipedia.org/wiki/Wellenwiderstand#Reflexionen_durch_.C3.84nderungen_der_Wellenimpedanz http://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsanpassung
@ Alexander Schott (algore87) >Ja 50 Ohm Koaxial-Kabel, auf 50Ohm Eingang. Kabellänge, sehr kurz. Eine physikalisch, technisch äußerst präzise Angabe! >Kondensatoren werden über Massefläche angeschlossen. Sowohl oben als >auch auf der Unterseite. Jaja, das denke alle. Mal den Link gelesen? http://www.mikrocontroller.net/articles/Richtiges_Designen_von_Platinenlayouts#Vorgehen_bei_der_Layouterstellung >Kein Problem. Hatte bis vor ca. einer Woche noch nie mit Eagle zu tun, >bislang auch noch nicht praktisch Schaltungen designed und realisiert. Jeder muss mal anfangen. >Mir wurde schon sehr viel durch die bisherigen Kommentare von euch >geholfen! Dann vollende die Lektion, indem du nahezu alle Leitungen auf der Oberseite verlegst und die Kondensatoren sauber an die ICs anbindest. So ist es eher schlecht, auch wenn es leidlich funktionieren wird.
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