Forum: Platinen Interessante Leiterbahnen.


von Mr. Mister (Gast)


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Grade auf ner Grafikkarten-Platine gesehen.
Warum macht man sowas? EMV? Kunst?

von Stefan S. (mexakin)


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schnelle Signale laufen unterschiedlich schnell, daher hält man so 
künstlich die Signalpfade genau gleichlang, hat schon seinen Sinn.

von Christian L. (cyan)


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von Dödel (Gast)


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stefan schmitt schrieb:
> schnelle Signale laufen unterschiedlich schnell, daher hält man so
> künstlich die Signalpfade genau gleichlang, hat schon seinen Sinn.

Naja, nicht ganz.

Die Signale sind schon immer gleich schnell. Jedoch haben sie aufgrund 
der Leiterbahnlänge unterschiedliche Laufzeiten. So kommen diese nicht 
mehr gleichzeitig an. Gerade bei hohen Taktraten kann das problematisch 
werden, da das Verhältnis von Zykluszeit zu Laufzeitdifferenz immer 
kleiner wird.

Das Geschlängel gleicht diese Längendifferenzen aus uns stellt so 
sicher, dass alle Signale gleichzeitig ankommen.

von Mr. Mister (Gast)


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Breiten sich die Signale nicht mit Lichtgeschwindigkeit aus?

von Achim H. (anymouse)


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Dödel schrieb:
> Das Geschlängel gleicht diese Längendifferenzen aus uns stellt so
> sicher, dass alle Signale gleichzeitig ankommen.

Es könnte auch sein, dass man bestimmte Signale bewußt ein klein wenig 
verzögern möchte.

von genervt (Gast)


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Mr. Mister schrieb:
> Breiten sich die Signale nicht mit Lichtgeschwindigkeit aus?

Nicht auf Leiterbahnen, da liegt es etwa bei 2/3 c das hängt aber vom 
Dielektrikum ab.

von operator (Gast)


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Mr. Mister schrieb:
> Breiten sich die Signale nicht mit Lichtgeschwindigkeit aus?

Da hätte man aber das gleiche Problem.
Da man die Signale nicht langsamer machen kann, müssen sie halt die 
gleiche Strecke zurücklegen, damit alle gleichzeitig ankommen.

von Blödsinn (Gast)


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Das mit den künstlich verlängerten Leiterbahnen ist zwar bekannt und 
usus, aber ich denke, das entstammt nur irgendwelchen Layoutprogrammen, 
damit der Entwickler das Gefühl hat, alles richtig gemacht zu haben.

Nirgendwo dort gibt es einzelne Bahnen mit 3GHz, aber dort müsste eine 
verlängerte Bahn schon 10cm gewinnen, um die Lichtgeschwindigkeit 
auszuschalten.
Der reinste Unsinn, wie so manches Feature in prof. Programmen.

von Hans Müller (Gast)


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Blödsinn schrieb:
> Der reinste Unsinn...

... ist nur dein Posting. Etwas Beschäftigung mit den Grundlagen der 
Physik wäre dir anzuraten.

von Markus (Gast)


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Blödsinn schrieb im Beitrag #4086670 blödsinn:
> Das mit den künstlich verlängerten Leiterbahnen ist zwar bekannt
> und
> usus,

Der Herr sat sich nie mit Layoutdesign beschäftigt bei dem mehr als nur 
ein paar Bit/s drüber liefen!

> aber ich denke

das kann ich mir nicht vorstellen!

von Bernd K. (prof7bit)


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Blödsinn schrieb:
> Nirgendwo dort gibt es einzelne Bahnen mit 3GHz, aber dort müsste eine
> verlängerte Bahn schon 10cm gewinnen, um die Lichtgeschwindigkeit
> auszuschalten.

Also ich komme auf 33mm für lambda/2 (also 180° Phasenverschiebung) bei 
3GHz und 2/3 c, wahrscheinlich will man eher weniger als 10° 
Verschiebung anstreben oder noch weniger, je nachdem wie nahe man mit 
der Frequenz schon am Limit der Bauteile kratzt, bei 9° sind wir schon 
bei 1.6mm

Bei 300MHz wären es 16mm.

> Der reinste Unsinn

Bitte erzähl doch DU keinen Unsinn wenn Du keinen Plan hast.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Blödsinn schrieb:
> Nirgendwo dort gibt es einzelne Bahnen mit 3GHz

Selbst PCI Express V1.0 hat schon mit 2 GB/s gearbeitet, V4.0 ist
jetzt über 15 GB/s.

„Man soll nie ‚nie‘ sagen.“ :)

von Georg (Gast)


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Jörg Wunsch schrieb:
> Blödsinn schrieb:
>> Nirgendwo dort gibt es einzelne Bahnen mit 3GHz
>
> „Man soll nie ‚nie‘ sagen.“ :)

Ist alles relativ. Ein Ureinwohner aus einem isolierten Indianerstamm am 
Amazonas weiss, dass Menschen nicht fliegen können - und in seiner Welt 
und für seine Zwecke hat er auch recht.

Georg

von Sam (Gast)


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Georg schrieb:
> Ist alles relativ. Ein Ureinwohner aus einem isolierten Indianerstamm am
> Amazonas weiss, dass Menschen nicht fliegen können - und in seiner Welt
> und für seine Zwecke hat er auch recht.
Wenn er aber den Rest der Welt darüber belehren will hat er unrecht, was 
über 150 Flugpassagiere pro Sekunde [1] zeigen.

[1] http://de.globometer.com/flugzeug-passagiere-welt.php

von Blödsinn (Gast)


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Georg schrieb:
> Ein Ureinwohner aus einem isolierten Indianerstamm am
> Amazonas weiss, dass Menschen nicht fliegen können - und in seiner Welt
> und für seine Zwecke hat er auch recht

Es ist noch ein wenig anders. Die Menschen aus der modernen Welt 
glauben, fliegen zu können. Nur der Ureinwohner weiß, daß ein MENSCH 
nicht fliegen kann, nirgendwo auf der Welt.
Er hat darüberhinaus mit diversen anderen Dingen recht, nur geht es 
heutzutage bei großen Teilen der Bevölkerung nicht mehr darum. Die Masse 
hat immer recht, auch wenn sie sich irrt.

Der PC dort läuft mit oder ohne diese Mäander zu 100% genauso. Für diese 
Tatsache bin ich sehr gern der Ureinwohner.

von Georg (Gast)


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Blödsinn schrieb:
> Der PC dort läuft mit oder ohne diese Mäander zu 100% genauso.

Mit dieser Behauptung hast du deine Welt verlassen und stehst jetzt da 
wie der Ureinwohner am New Yorker Flughafen - ahnungslos.

Georg

von Blödsinn (Gast)


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Georg schrieb:
> ahnungslos

Das muss der Ahnungslose sagen, den ich gerade berichtigen durfte.

von Magic S. (magic_smoke)


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Probier's doch aus. Nimm eine Grafikkarte, kratz die Enden der Schleifen 
blank und streich ein wenig Silberlack drüber. Wenn die Grafikkarte 
danach noch vollständig funktioniert, braucht man es nicht.

Ach ja - solltest Du gerade eine GTX Titan Black rumliegen haben - 
schenk sie mir VORHER!

von Blödsinn (Gast)


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Dem hirnlosen Ureinwohner ist übrigens schon aufgefallen, daß diese 
scheinbaren Verzögerungsleitungen gar nicht dort sitzen, wo die 
Leiterbahnen sonst kürzer wären als andere. Also das ist schon von daher 
Humbug.

Diese Mäander hat irgendein Programm ausgespuckt, bei dem der Designer 
mal gehört hatte, daß es besser sein soll, alle Funktionen auch brav 
anzuklicken. Das ist schon alles. Auch ließ sich das Programm mit jeder 
Extrafunktion teurer verkaufen.

Überlasse euch nun wieder der allgemeinen Volksverdummung.

von Sinus T. (micha_micha)


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Kann nicht mal jemand den Blödsinn stoppen?
Das ist ja so, als wenn man behauptet, die Sonne dreht sich um die Erde 
und diese ist auch noch eine Scheibe.

von npn (Gast)


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Sinus Tangentus schrieb:
> Kann nicht mal jemand den Blödsinn stoppen?

Das kannst du selber :-)
Klick doch einfach "Beitrag melden". Dann wird ein Admin darauf 
aufmerksam gemacht.
Andererseits, wenn sich "Blödsinn" unbedingt zum Gespött machen will mit 
dem, was er hier verzapft, laß ihn doch. Er steht ja mit seiner Meinung 
völlig allein. Insofern ist hier auch keine Gefahr, daß ein Mitleser 
sein Geschreibsel für bare Münze nimmt :-)

von Old P. (Gast)


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Ach du Schei**...
Das ist doch wirklich schon ein alter Hut, wurde manchmal sogar auf TTL- 
und ECL-Gräbern so gemacht. Zur Signalverzögerung (mit pF am Ende), als 
Induktivität und und und.... Beim ersten mal habe ich auch ulkig 
gekuckt, doch das ist mindestens 25 Jahre her.
Da wurden solche Platinen noch mit Steinzeitprogrammen layoutet, ein 
spezielles Tool hatten die dafür sicher nicht drin.

Old-Papa

von BB84 (Gast)


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Sinus Tangentus schrieb:
> Kann nicht mal jemand den Blödsinn stoppen?
> Das ist ja so, als wenn man behauptet, die Sonne dreht sich um die Erde
> und diese ist auch noch eine Scheibe.

Naja, was sich worum dreht ist eher eine Frage des Bezugssystems. Wobei 
das mit der Scheibe schon eher auf Herrn blödsinn zutrifft.

von Benedikt H. (hunz)


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Dass man bei schnelleren Signalen matchen muss ist wohl unstrittig.
Die Frage ist wie genau man bei welchen Frequenzen matchen muss/sollte.

Wenn man sich an die Specs/Designempfehlungen hält ist man da 
normalerweise auf der sicheren Seite, die sind da eher genauer als 
nötig. Das hat aber auch gute Gründe. Wenn man sich ein komplexeres 
System (z.B. PC) ansieht, dann werden da mehrere Komponenten (z.B. 
motherboard + RAM-Riegel, oder PCIe-Karten) von verschiedenen Layoutern 
zusammengesteckt. Niemand weiß wie genau die andern Layouter tatsächlich 
gematcht haben. Im ungünstigen Fall addieren sich die Fehler halt auf 
und irgendwann passt es nicht mehr. Das soll die Spec eben verhindern.

Ich hab kürzlich ein PCIe 2.0 Design gemacht und da auf <0.1mm innerhalb 
der Paare gematcht. Wenn man ein Layoutprogramm mit Meanderfunktion hat, 
dann ist <0.1mm eigentlich auch nicht mehr Aufwand als <0.5mm und bei 
genug Platz für einige differentielle Signale kaum mehr Aufwand als gar 
nicht zu matchen. (Parallele Busse mit Platzproblemen wie bei DDR-RAM 
sind da deutlich ekliger.)
Das Blöde war, dass ich  zwar Impedanz und Länge schön beachtet hab, 
sogar GND-cutouts unter den SMD-Pads, aber dafür hab ich Trottel Rx und 
Tx nicht gekreuzt. Neue Boards hätten auch wieder einiges gekostet ohne 
zu wissen ob es dann funktioniert, zu verlieren hatte ich quasi nix, 
also dacht ich mir probier ichs halt einfach mal mit Fädeldraht. Im 
schlimmsten Fall gehts halt nicht.
Das erstaunliche war: Es läuft. Als Gen2 mit 5 GBps. Mit Fädeldraht. Und 
nein, die Fädeldrähte hatte ich vorher nicht paarweise auf gleiche Länge 
getrimmt, sondern nach Augenmaß so dass es auf die Platine passt. Die 
Leiterbahnen haben an der Unterkante 0.14mm Breite, der Fädeldraht 
sollte laut Rollenbeschriftung 0.1mm haben.
Ich würde mal annehmen, dass da schon 1-2mm Längendifferenz drin sein 
könnten. Von den Impedanzsprüngen mal ganz abgesehen. Aber die gibts ja 
an den Steckern auch immer. Insgesamt hab ich versucht die Patcherei 
natürlich möglichst kurz zu halten, sind vllt. ~1cm Drähte.
Ich war jedenfalls recht erstaunt dass das funktioniert. Trotzdem werd 
ich in Zukunft nicht weniger genau matchen. Eben weil es kaum mehr 
Aufwand ist und man dann bei "schlechtem Wetter" auch mehr Luft hat.

PCIe 2.0 hat 200ps*0.15 = 30ps minimale rise-time. Mit einer microstrip 
hat man ca. 6 ps/mm. Die Flanke ist dann also ca. 5mm lang. Je höher der 
Längenunterschied, desto länger die Leiterbahnabschnitte auf denen even 
mode Impedanz statt odd mode [1] gilt. Die Felder zwischen den Leitungen 
beeinflussen sich ja, sieht man schön oben in den Bildern 3 und 4. 
Deswegen soll man auch immer da den Längenausgleich machen wo die 
Differenz entsteht, bzw. möglichst nah dran.
Bin mir aber nicht sicher ob ich das alles richtig verstanden hab, kann 
das jemand bestätigen/berichtigen?

Bei parallelen Bussen wie ganz oben im Thread ist das matching deutlich 
nerviger weil man ein ganzes Paket von Leitungen zueinander matchen 
muss. Dafür gehts da normalerweise nicht so genau, auch weil man für die 
einzelnen Signale auch noch eine per Software konfigurierbare Delay hat.

[1] http://www.polarinstruments.com/support/cits/AP157.html

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Blödsinn schrieb:
> Dem hirnlosen Ureinwohner ist übrigens schon aufgefallen, daß diese
> scheinbaren Verzögerungsleitungen gar nicht dort sitzen, wo die
> Leiterbahnen sonst kürzer wären als andere.

Keine der Leiterbahnen ist auf dem Bild in ihrer vollen Länge sichtbar,
weswegen deine Aussage nur auf Vermutungen beruhen kann, ebenso wie
deine Aussage von weiter oben, dass die Signale so langsam sind, dass
keine Kompensation der Signallaufzeit erforderlich ist.

Wir wissen so gut wie nichts über diese Schaltung, also halte dich bitte
einfach ein wenig mit deinen nicht belegbaren Behauptungen zurück.

von HildeK (Gast)


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genervt schrieb:
> Mr. Mister schrieb:
>> Breiten sich die Signale nicht mit Lichtgeschwindigkeit aus?
>
> Nicht auf Leiterbahnen, da liegt es etwa bei 2/3 c das hängt aber vom
> Dielektrikum ab.

Eher mit 1/2 c, denn der Faktor ist die Wurzel aus epsilon-r des 
Platinenmaterials. Liegt meist zwischen 4 und 5.
Ich rechne eher mit ca. 10...15cm/ns

Benedikt H. schrieb:
> Dass man bei ...
Lest euch den Beitrag von Benedikt H. genau durch! Da sind die richtigen 
Aussagen drin und auch die richtigen Erfahrungen.

Ich kenne das auch, dass man bei z.B. schnellen Speicherinterfaces 
versucht, perfekt die Leitungslängen zu matchen. Es hat natürliche den 
Vorteil, dass man dadurch das Signal bez. der Setup- und Holdzeiten des 
Empfängers optimal legen kann und so den größten Spielraum bekommt.
Nachteilig ist aber daran, dass dann wirklich alle Bussignale zeitgleich 
ankommen und damit die Eingangsschaltungen so gleichzeitig schalten, 
dass wegen GND-Bounce o.ä. andere Dreckeffekte auftreten. Leider schon 
erlebt und sehr schwer zu finden, da das meist nur sporadisch oder bei 
bestimmten Temperaturen auftritt.

von Georg (Gast)


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Benedikt H. schrieb:
> Trotzdem werd
> ich in Zukunft nicht weniger genau matchen. Eben weil es kaum mehr
> Aufwand ist

Der Punkt ist: es ist die Einhaltung bestimmter Zeitfenster notwendig, 
und es treten dabei mehrere Toleranzen auf, nicht nur die 
Leiterbahnlänge, sondern z.B. auch die Streuung vom sendenden und 
empfangenden IC. Das Gesamtbudget an zulässigen Zeitunterschieden sollte 
aber der Layouter keineswegs für sich aufbrauchen, denn der 
Längenunterschied von Leiterbahnen ist am einfachsten vermeidbar. Daher 
sind die Designempfehlungen der Hersteller meist übertrieben, aber das 
hat schon seine Richtigkeit. Wenn man die entstehenden 
Laufzeitunterschiede nachrechnet, sollte der Layouter nicht mehr als 10% 
der zulässigen Toleranz ausnutzen - einfach weil er es besser kann.

Benedikt H. schrieb:
> Deswegen soll man auch immer da den Längenausgleich machen wo die
> Differenz entsteht

Konkret: die Phasendifferenz zwischen den beiden Leitungen sollte an 
keinem Punkt grösser sein als die Anstiegsgeschwindigkeit des Signals. 
Das ist aber nicht so kritisch wie es auf den ersten Blick erscheint: 
die Even-Mode-Strecke bewegt sich ja mit dem Signal mit der 
leitergebundenen Lichtgeschwidigkeit von der Quelle weg und verursacht 
daher keine Reflektion (aber möglicherweise erhöhte EMV). Behaupte ich 
mal so aus dem Hispeed-Bauch heraus.

Georg

von Georg (Gast)


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HildeK schrieb:
> der Faktor ist die Wurzel aus epsilon-r des
> Platinenmaterials. Liegt meist zwischen 4 und 5

kleine Korrektur: bei Stripline ja, Microstrips (auf den Aussenlagen) 
"sehen" ein geringeres Er, weil auf einer Seite Luft ist. Dazu ein paar 
hübsche Formeln aus Wadells Handbuch.

Georg

von HildeK (Gast)


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Georg schrieb:
> Dazu ein paar
> hübsche Formeln aus Wadells Handbuch.

Die sind mir zu hübsch :-).

von Carsten S. (dg3ycs)


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Hi,

Yalu X. schrieb:
> Blödsinn schrieb:
>> Dem hirnlosen Ureinwohner ist übrigens schon aufgefallen, daß diese
>> scheinbaren Verzögerungsleitungen gar nicht dort sitzen, wo die
>> Leiterbahnen sonst kürzer wären als andere.
>
> Keine der Leiterbahnen ist auf dem Bild in ihrer vollen Länge sichtbar,
> weswegen deine Aussage nur auf Vermutungen beruhen kann, ebenso wie
> deine Aussage von weiter oben, dass die Signale so langsam sind, dass
> keine Kompensation der Signallaufzeit erforderlich ist.

Yepp,
Mal ganz davon abgesehen das es neben dem bloßen Ausgleich von 
Laufzeitdifferenzen noch einen ähnlich gearteten zweiten häufigen 
Einsatz für diese Leiterbahnmäander gibt.
Das richtige Wort dafür hat der "Bloedsinn-Schreiber" ja sogar selbst 
geschrieben.
(Wenigesten mal ein Name aus dem man direkt auf den Inhalt schließen 
kann ;-) )

Neben dem bloßen Ausgleich der Wegstrecken werden solche Schleifen auch 
vielfach als gewollte Verzögerungsleitungen genutzt. Mit steigenden 
Signalfrequenzen wird das ja immer einfacher. (Wo man bei den Farbstufen 
von alten PAL TV geräten noch teure Spezialbauteile brauchte reichen 
heute ein paar Leiterbahnschleifen..)

Bei einer derat exzessiven häufung dieser Schleifen halte ich das sogar 
für den wahrscheinlichsten Anwendungszweck in dieser speziellen 
Schaltung!

Ansonsten kann man dem Beitrak von Benedikt H - und besonders seinen 
daraus gezogenen Schlüssen- nur zustimmen!
Die Layoutempfehlungen der Hersteller sind üblicherweise so abgefasst 
das sie auch ein Funktionieren unter den ungünstigsten im Datenblatt 
angegebenen Umständen sicherstellen!
Also Spannung und Temperatur jeweils am ungünstigen Ende des 
Toleranzbereichs und auch IC gerade noch so innerhalb der Toleranz...

In den allermeisten Fällen hat man also einiges an Reserve und die 
Funktion ist dennoch gegeben. Aber eine Garantie hat man nur wenn man 
sich an die Vorgaben hält. Da es gerade beim Layout recht einfach ist 
(geringer Aufwand und null bzw. nahezu null Zusatzkosten) sehe ich dort 
auch keinen Grund es nicht zu tun.

Gruß
Carsten

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