Layout Block-Kondensator am Atmega8

[Kondi (Gast)]

Hallo zusammen und ein gutes neues Jahr!

In dem meisten Fällen kann man den Abblockkondensator ja nah an den Pin 
schmieden. Aber wie macht man das beim Atmega8, wenn
- jeder Pin der Stromversorgung einen Kondensator haben soll,
- man nicht über Masseflächen routen soll,
- die Stromschleifen kurz bleiben sollen?

Durch die alternierende Reihenfolge von GND und Vcc kommt irgendwie 
immer Murks heraus. Und von den XTAL1 und XTAL2 Pins kommt man auch 
nicht wirklich gut nach GND zurück...

Welches Routing ist besser: 1 oder 2?
Oder 3 (Euer Vorschlag)?



P.S.:
Ja, ich habe die einschlägigen Threads zu dem Thema hier im Forum und 
auch Lothars Seite gelesen.
Ja, ich weiß, dass das bei meiner Anwendung sehr wahrscheinlich nicht 
kritisch ist.

Aber dennoch: Wenn man etwas macht, möchte man es doch "gut" machen.

[Kondi (Gast)]

Oder einfach nur einen einzigen Kondensator für beide Vcc, da sie 
sowieso nahe beieinander liegen? Das würde die Vias sparen.

AVcc ist ja auf der anderen Chip-Seite und wird getrennt versorgt.

[Danish B. (danishbelal)]

Vielleicht beide um 90° drehen.

[Kondi (Gast)]

Danish B. schrieb:
> Vielleicht beide um 90° drehen.

Du meinst so wie hier?

So wird allerdings die Schleife etwas länger. Ich habe kein Problem 
damit, einen kleinen Kondensator quer vor den µC zu löten, wenn der 
schon gut verlötet ist. An den Kondensator kommt man ja von den Seiten 
heran.
Wenn ich aber Stirnfläche an Stirnfläche löten soll, dann brauche mehr 
Platz. Drei Millimeterchen finde ich schon sportlich.

Auch sind so die beiden Kondensatoren genau parallel geschaltet. Hin- 
und Rückweg sind identisch. Da könnte ich mir doch auch gleich einen 
davon sparen?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Kondi schrieb:
> Du meinst so wie hier?
Nimm das "Atmega8_2.png", wobei ich mich da noch frage, wohin die beiden 
Masseanschlüsse von den Pins 3 und 5 nach innen führen...

Und nimm kleinere Kondensatoren. Wer QFP verarbeiten kann, der kann auch 
0402 Kondensatoren. Sowieso sieht die Padgeometrie etwas 
gewöhnungsbedürftig in die Länge gezogen aus. Was ist das für eine 
Bauform?

[Kondi (Gast)]

Hallo Lothar,

Lothar M. schrieb:
> wobei ich mich da noch frage, wohin die beiden
> Masseanschlüsse von den Pins 3 und 5 nach innen führen...

Da ist eine Massefläche unter dem Chip. Dort könnte ich auch noch ein 
Via plazieren.
Und auf der anderen Seite ist noch ein GND Pin.

Lothar M. schrieb:
> sieht die Padgeometrie etwas
> gewöhnungsbedürftig in die Länge gezogen aus. Was ist das für eine
> Bauform?

0805 mit etwas verlängerten Pads, um das Handverlöten zu erleichtern.
Ich will es mir ja nicht schwerer machen als nötig. ;-)

[Kondi (Gast)]

Kondi schrieb:
> 0805
Falsch.
Ich habe noch einmal nachgesehen. Es ist der 0603_handsoldering 
Footprint in Kicad.

[Jens G. (jensig)]

Ich würde einfach einen C für beide vcc/gnd nehmen. Denn die sind ja 
schön benachbart, und lassen sich parallel schalten. Da kommt es nicht 
auf getrennte C's an.

[Kondi (Gast)]

> Jens G. schrieb:
> Da kommt es nicht
> auf getrennte C's an.

Ja, den Gedanken hatte ich ja auch:

Kondi schrieb:
> Hin- und Rückweg sind identisch. Da könnte ich mir doch auch gleich einen
> davon sparen?

Aber Puristen sagen, dass jeder Vcc und Masse-Pin einen Kondensator 
haben soll. Man weiß ja auch nicht, wie die intern verbunden sind.
Sicher hätte Lothar dazu eine Meinung...


Noch eine andere Frage habe ich:
Aufgrund des Designs des Atmega8 sehe ich keine andere Möglichkeit, als 
Oszi-GND über die Unterseite zum µC zurück zu führen, d.h. über die 
Massefläche.
Sollte ich da lieber einen Ausschnitt in die Massefläche machen, also 
eine lokale Masseinsel, die erst am µC-Pin mit der allgemeinen 
Massefläche verbunden wird?

[Kondi (Gast)]

Kondi schrieb:
> Sollte ich da lieber einen Ausschnitt in die Massefläche machen, also
> eine lokale Masseinsel,

Das könnte dann so aussehen.
Auf dem Bild sind nur die Bauteile und Kupfer auf der Rückseite zu 
sehen.
Die Leiterbahnen auf der Vorderseite habe ich ausgeblendet.

[Axel R. (Gast)]

Ist doch nun wirklich schei$egal. Bau die da irgendwo hin und gut. Sieh 
Dir einfach die Designs anderer User an. Da fehlen die zumeist komplett.
Wann willst Du denn mal fertig werden? Wenn Du hier schon zögerlich 
bist...
StromTuner

[Kondi (Gast)]

Hallo Axel,

den Teil hatten wir eigentlich schon abgehakt:

Axel R. schrieb:
> Ist doch nun wirklich schei$egal.
Kondi schrieb:
> Ja, ich weiß, dass das bei meiner Anwendung sehr wahrscheinlich nicht
> kritisch ist.

Axel R. schrieb:
> Wann willst Du denn mal fertig werden?
Kondi schrieb:
> Aber dennoch: Wenn man etwas macht, möchte man es doch "gut" machen.

Das einzige, was hier Hochfrequenz auf dem Board ist, ist der Oszi. 
Alles andere ist im 10kHz-Bereich. Also ja, es ist sch*egal.

Aber es kommt mir nicht aufs "Fertigwerden" an. Ich möchte wissen, warum 
ich etwas tue. Ich möchte bewerten können, ob etwas gut oder schlecht 
ist. Ich entscheide mich gerne bewusst zum "Schlampen" und nicht 
unbewusst, weil mir nix besseres eingefallen ist.

Daher eben meine Frage: Macht so eine Masseinsel auf der Rückseite mit 
der Rückführung des Oszi-GND zum µC Sinn - oder hat sie eher einen 
negativen Effekt, weil sie die Massefläche fragmentiert?

[Falk B. (falk)]

@  Kondi (Gast)


>Daher eben meine Frage: Macht so eine Masseinsel auf der Rückseite mit
>der Rückführung des Oszi-GND zum µC Sinn

In einigen Fällen ja, hier eher nicht.

> - oder hat sie eher einen
>negativen Effekt, weil sie die Massefläche fragmentiert?

Das auch.

Die Insel braucht man nur, wenn man SEHR empfindliche Schaltungen bzw. 
Qaurze hat und in der Nähe starke Pulsströme von Leistungsstufen, fetten 
RAMs und sonstwas fließen. Bei solchen Schaltungen mit ein paar Dutzend 
mA und Krümelkram ist das nicht der Fall. So eine Massefläche ist sehr 
niederimpedant, die schluckt schon einiges an Strömen bzw. Pulsströmen.

[Klaus (Gast)]

Kondi schrieb:
> Aber es kommt mir nicht aufs "Fertigwerden" an. Ich möchte wissen, warum
> ich etwas tue. Ich möchte bewerten können, ob etwas gut oder schlecht
> ist.

Dann mußt du das selbst ausprobieren, messen und testen und nicht hier 
im Forum fragen. Du kannst die Qualität der Antworten hier doch auch 
nicht bewerten. Und selbst die Ferndiagnose eines alten Hasens kann mal 
in die Hose gehen.

Also mach fertig und teste

MfG Klaus

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Axel R. schrieb:
> Bau die da irgendwo hin und gut. Sieh Dir einfach die Designs anderer
> User an. Da fehlen die zumeist komplett.
Das ist m.E. ein sehr praxisnahes und gleichzeitig unglaublich 
verpfuschtes Vorgehen. Denn damit wird der größte Murkser "belohnt", 
indem sein "einfaches" Layout nachgebaut wird. Und hinterher kommen die 
Nachbauer dann hierher und wundern sich über das eigenartige Verhalten 
ihrer Schaltung...

Falk B. schrieb:
> In einigen Fällen ja, hier eher nicht.
Man könnte sich aber mal anschauen, wie denn Vorschläge des Herstellers 
so aussehen:
http://www.atmel.com/Images/Atmel-44041-32-bit-ARM-SAMA5D2-Layout_Recommendations_Application-Note.pdf
http://www.atmel.com/images/atmel-2521-avr-hardware-design-considerations_applicationnote_avr042.pdf

[Kondi (Gast)]

Lothar M. schrieb:
> Man könnte sich aber mal anschauen, wie denn Vorschläge des Herstellers
> so aussehen:

Ja, die AN AVR042 hatte ich mir auch schon angesehen.
Das Gemeine ist, dass sie da wohl mit ein paar mehr Layers arbeiten als 
ich habe. ;-)
Interessant ist aber, dass sie beim Atmega324 den Rückstrom sämtlicher 
Kondensatoren nicht direkt zum nächsten Massepin sondern offenbar erst 
auf die Groundplane routen. Und von da? Zur Massefläche unter dem Chip?
Die GND Pins sind ja nur unter dem Chip untereinander (und dann wohl 
auch per Via mit GND) verbunden.

[Kondi (Gast)]

Klaus schrieb:
> Du kannst die Qualität der Antworten hier doch auch
> nicht bewerten.

Das ist doch gar nicht so schwer. Manche tragen zum Thema bei. Andere 
nicht. Manche liefern sogar eine Begründung, die Sinn und Verstand 
vermuten lässt.

[Stephan C. (stephan_c)]

Habe ich das Überlesen oder hast du bisher noch nicht erwähnt, was auf 
der Platinenunterseite ist?
Wenn da GND ist, dann brauchst du auf Top doch nicht unbedingt Masse in 
der Nähe der C's.
Kannst du die C's auch auf der Rückseite platzieren?

Bei Bild 2 kannst du bei dem rechten C das VIA oberhalb des C's 
platzieren.

Apropos VIA. Bei deinen VIAs sehen die Pads recht klein aus.
Meine Empfehlung 0,3mm Bohrdurchmesser und 0,7mm Paddurchmesser.

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Eine weitere durchaus sehr attraktive Variante bestünde darin, die 
Kondensatoren auf der Leiterplattenunterseite anzubringen, so dass deren 
GND-Anschlüsse per Vias mit der unter dem QFP befindlichen Masseinsel 
verbunden werden und die VCC-Vias direkt vor den VCC-Pins sitzen. Die 
Stromzuführung sollte dann aber über die Unterseite zu den Kondensatoren 
und von dort zu den Vias erfolgen.

Diese Montageart von Abblockkondensatoren ist insbesondere bei BGA sehr 
gebräuchlich. Dort findet man auf der gegenüberliegenden Seite häufig 
richtige Kondensatorinseln. Allerdings sollte man auch beachten, dass 
hierbei teilweise etliche Versorgungsinnenlagen zum Einsatz kommen.

Die allerbeste Masseanbindung erzielt man bei der Verwendung von 
gefüllten Vias (plugging), die direkt in den Pins sitzen, und ggf. an 
das Raster angepassten Kondensatoren auf der Gegenseite. Bei der reinen 
Verwendung von Innenlagen zur Versorgungsspannungszuführung sehen die 
Kondensatoren dann so aus, als wären sie mit keinen Leitungen verbunden. 
Für einige Schaltungen mit PCI Express habe ich damit sehr gute 
Erfahrungen gemacht. Bei der Verwendung von nicht gefüllten Vias müsste 
man dabei auf Grund der BGA-Raster auf jeden Fall mit 0201 arbeiten, was 
aber nur wenige Bestücker in der erforderlichen Qualität beherrschen, 
wohingegen man bei Plugging und BGA mit 1,0mm oder 0,8mm locker mit 0402 
hinkommt. Sinnvollerweise rundet man die Ecken der Pads etwas ab, so 
dass die Ecken bei diagonal platzierten Kondensatoren nicht die 
Nachbarvias berühren.

Für eine einfache Schaltung mit ATmega und Konsorten wären gefüllte Vias 
aber viel zu teuer, sofern sie nicht aus anderen Gründen eh schon 
benötigt werden.

[Kondi (Gast)]

Stephan C. schrieb:
> Kannst du die C's auch auf der Rückseite platzieren?
Ja. Auf der Rückseite ist eine große, zusammenhängende GND-Fläche, nur 
hin und wieder mit kürzeren "Durchsteigern". Das wäre natürlich elegant 
und ein sehr kurzer Weg: Die Kondenstoren könnten direkt unter die Pins 
des µC.

Ich hatte bisher nur vermieden, die Kondensatoren dort unterzubringen, 
weil sie dann schlechter an Vcc angeschlossen wären. Vcc müsste also 
auch auf die Rückseite, zumindest für ein kurzes Stück, und nur auf 
diesem Weg zum µC.

Aber Andreas hat natürlich Recht: Bei BGAs usw. ist das anders kaum 
möglich.


Stephan C. schrieb:
> Bei Bild 2 kannst du bei dem rechten C das VIA oberhalb des C's
> platzieren.

Stimmt.

Andreas S. schrieb:
> Die allerbeste Masseanbindung erzielt man bei der Verwendung von
> gefüllten Vias

Die unterstützt mein Fertiger nicht. Auch keine Bohrungen <0.4.
Aber es ist auch nur eine One-off.
Dennoch nutze ich gerne jede Gelegeneit zum Lernen.

[M. K. (sylaina)]

Wenn ich mir das so ansehe, sehe ich hier in diesem Fall auch keinen 
Grund für diese beiden Vcc-Pins jeweils einen Abblockkondensator zu 
verwenden. Ich würde hier beiden Pins einen gemeinsamen 
Abblockkondensator spendieren.

[Kondi (Gast)]

M. K. schrieb:
> Ich würde hier beiden Pins einen gemeinsamen
> Abblockkondensator spendieren.

Hatten wir hier schon einmal diskutiert:
Beitrag "Re: Layout Block-Kondensator am Atmega8"

Leider ist von den "Puristen" niemand drauf angesprungen ;-)