GND-Pins von SMD-Bauteilen auf Ober- und Unterseite an GND Massefläche anschließen oder an einer?

[Sebi (Gast)]

Hallo Zusammen,

ich habe eine LCD-Platine entwickelt. Auf der Oberseite befindet sich 
lediglich ein THT-Bauteil (Display), auf der Unterseite befinden sich 
mehrere SMD-Bauteile. Die Ober- und die Unterseite wurde mit 
GND-Masseflächen aufgefüllt.

Ich frage mich nun, wie die GND-Pins von den SMD-Bauteilen am Besten 
angeschlossen werden. Die GND-Pins von den SMD Bauteilen könnten z.B. 
nur an einer, an der Unterseite angeschlossen werden. Dann wäre aber auf 
der Oberseite so gut wie keine GND-Verbindung, weil dort ja nur ein THT 
Bauteil vorhanden ist. Oder es könnte z.B. neben jedem GND-Pin eines SMD 
IC's zusätzlich neben dem Anschluss an der Unterseite eine 
Durchkontaktierung zur Oberseite gesetzt werden und auch dort der GND 
angeschlossen werden.

Vorteil wäre meiner Meinung nach die niedrigere Impedanz der 
GND-Flächen.
Andererseite würde man sich damit Masseschleifen erzeugen, weil
der Stromfluss mehrere Wege hat zum Minuspol der Quelle zurück zu 
fließen.

Oder Sollten die Flächen so aufgeteilt werden, dass von jedem einzelnen 
Bauteil, z.B. immer nur eine GND-Kupferfläche zum Minuspol geführt wird, 
so das also die ganzen GND-Masseflächen sternförmig und nur über einem 
Weg zum Minuspol der Quelle geführt werden?

Danke für Eure Tipps!

Gruß, Sebi

[Mike J. (linuxmint_user)]

Wenn du GND-Flächen hast gibt es da nichts Sternförmiges, also 
kontaktiere die GND-Pins einfach mit GND, ob du das jetzt mit einer Duko 
machst oder es nur auf einer Seite verlötest ist egal.

[Sebi (Gast)]

Naja, für die Funktion ist es schon egal, aber es macht ja trotzdem ein 
Unterschied, ob die Pins nur an einer Seite angeschlossen werden oder an 
Beiden. Ich denke es macht mehr Sinn, die GND-Pins an beiden Seiten 
anzuschließen. Die Kupferfläche auf der Oberseite, wo nur das eine 
THT-Bauteil sitzt, ist kaum von Leiterplatten durchzogen. Somit wäre der 
Weg zurück zum Minus viel kürzer, als wenn ich nur die GND-Pins auf der 
Unterseite anschließe. Da müsste der Minus um die ganzen Bauteile und 
Signale herum zum Minus. Ggf. gibt es auch noch andere Vor- bzw. 
Nachteile.

[chris (Gast)]

kontaktier einfach beide Masseflächen massiv durch, indem du gleichmäßig 
überall Vias setzt

[Simon K. (simon)]

Mike J. schrieb:
> Wenn du GND-Flächen hast gibt es da nichts Sternförmiges,
Das ist Unsinn. Natürlich muss man (bei empfindlichen Stellen) auch bei 
Verwendung von GND Flächen für einen sternförmigen Stromfluss sorgen...

[Mike J. (linuxmint_user)]

Er wird die Platine wahrscheinlich selber machen, hat dementsprechend 
keine Durchkontaktierungen und kann so eine Buchsenleiste nur von einer 
Seite verlöten.
Er kann jetzt eine Duko mit einem Draht ein paar Millimeter vom der 
Buchse entfernt machen, das reicht.

Bei einem LCD ist das auch extrem unkritisch, er kann natürlich 
Berechnungen anstellen und simulieren wie das Signal mit den induktiven 
und kapazitiven Einflüssen aussehen wird, aber das Problem hier ist viel 
zu gering als dass man sich da überhaupt ein paar Gedanken dazu machen 
müsste.

[Sebi (Gast)]

Danke für Eure Antworten!

Die Leiterplatte hat Europlatinenformat und wird in Auftrag gegeben.

Die Durchkontaktierungen sind doppelseitig durchkontaktiert, d.h. ich 
muss nicht mehr selber einen Draht von der Ober- zur Unterseite 
durchstecken und diesen oben und unten anlöten, dass macht bereits der 
Hersteller.

@ Chris: Ich habe auch schonmal überlegt, über die ganzen Kupferflächen 
in regelmäßigen Abständen Durchkontaktierungen zu setzen, aber ich bin 
mir unsicher, ob das professionel wirklich so gemacht wird. Durch 
Verwendung vieler Durchkontaktierungen ist die Kupferfläche ja auch 
wieder gestückelt (unterbrochen) und ggf. ist es besser eine 
durchgängige Fläche zu haben.
Auf der anderen Seite hat man die Masseflächen von Ober- und Unterseite 
gut miteinander kontaktiert und die Ströme finden vermutlich an vielen 
Stellen einen kürzeren Weg zurück zum Minuspol der Quelle. Aber was 
macht mehr Sinn?

So an sich, würde ich die LCD-Platine auch als unkritisch bezeichnen.
Es gibt aber auch noch eine zweite Platine, die Steuerplatine.
Die Steuerplatine und die LCD-Platine sind über ein ca. 15cm langes 26 
poliges Flachbandkabel miteinander verbunden. Auf der Steuerplatine 
befindet sich der Mikroprozessor, der das LCD-Display ansteuert. 
Weiterhin befindet sich auf der Steuerplatine ein 
Instrumentenverstärker, der empfindliche Signale von +/-10mV verarbeitet 
und in ein analoges 0-5V Signal konvertiert, welches an einem 
Analogeingangspin des Mikroprozessors verarbeitet wird.

Auf der Steuerplatine befinden sich zwei DC/DC-Wandler. Eingangsseitig 
werden 24V angelegt, Ausgangsseitig stehen einmal 5V zur Verfügung und 
einmal 12V. Der Empfindliche Teil der Steuerplatine, also der 
Instrumentenverstärker, wird mit 12V Spannung versorgt und der restliche 
Teil der Elektronik mit 5V. Eigentlich hätte ich zur Vermeidung von 
Masseschleifen auch gerne noch die beiden Minuspole der beiden 
DC/DC-Wandler getrennt, dass ist aber nicht ohne weiteres möglich, weil 
die beiden Minuspole für die Auswertung am Mikrokontroller 
zusammengeschaltet sein müssen. Die Trennung der Massen wäre z.B. über 
einen Optokoppler IL300 möglich, dass macht die Sache aber aufwendiger.

Ich Frage mich, wie man ohne die Auftrennung der Minuspole des 12V und 
5V Netzteils mittels Optokoppler IL300 ein gutes Massekonzept 
hinbekommt, damit der Empfindliche Teil der Elektronik möglichst wenig 
durch die gemeinsame Verwendung der 5V und 12V Masse gestört wird.

Die beiden DC/DC-Wandler sitzen direkt nebeneinander und die Minuspole 
sind auch direkt dort miteinander verbunden. Macht es vielleicht mehr 
Sinn, den Minus von dem 12V DC/DC-Wandler als Leiterbahn zum 
Insstrumentenverstärker zu legen und den Minus dann am Mikroprozessor 
erstmals gemainsam zu verbinden?

Oder sollten bei so empfindlichen Signalen besser grundsätzlich die 
Minuspole getrennt werden, um Masseschleifen zu verhindern?

[Soul E. (Gast)]

Sebi schrieb:

> Ich frage mich nun, wie die GND-Pins von den SMD-Bauteilen am Besten
> angeschlossen werden. Die GND-Pins von den SMD Bauteilen könnten z.B.
> nur an einer, an der Unterseite angeschlossen werden. Dann wäre aber auf
> der Oberseite so gut wie keine GND-Verbindung, weil dort ja nur ein THT
> Bauteil vorhanden ist.

Wenn Du die obere Massefläche nur an 1-2 Stellen mit dem Rest 
verbindest, hast Du eine wunderbare Antenne gebaut. Dann lass die Fläche 
lieber weg, sie schadet mehr als sie nützt.

Üblicherweise verbindet man die Flächen am Rand mit 
Durchkontaktierungen. So alle 5 (automotive) bis 15 (consumer) 
Millimeter Abstand ein Via setzen, am Rand entlang, und vor allem immer 
da, wo sich die Richtung ändert. Wenn in einer der Masseflächen ein 
Schlitz ist (weil da eine Leitung langläuft), dann zählt das auch als 
Rand!