Hallo zusammen, ich bin gerade dabei meine erste größere Platine zu designen, auf der ein Mikrocontroller sowohl digitale (PWM, I2C, UART) als auch analoge Signale (analoge Sensoren) verarbeitet. Auf den Platinen meiner früheren Projekte wurden ausschließlich digitale Signale verarbeitet. Auf diesen Platinen habe ich eine durchgängige Massefläche auf der Unterseite erstellt. Dabei habe ich mir noch relativ wenig Gedanken über die Masseführung gemacht, da digitale Signale nicht so störanfällig sind. Nun meine ersten Fragen zu Platinen auf denen nur digitale Signale verarbeitet werden. Ist es richtig auf diesen Platinen eine durchgängige Masseflächen auszulegen? Wie legt man die GND Signale von der Oberseite (Bestückungs- und Routingseite) am besten auf die GND-Plane? Sollte man mehrere GND-Anschlüsse auf der Oberseite in einem Sternpunkt zusammenlegen und dann erst eine Durchkontaktierung zur GND-Plane machen oder jedes GND Signal einzeln zur GND-Plane durchkontaktieren (habe hier im Forum gelesen, dass das zu Problemen führen kann, weil an den verschiedenen Durchkontaktierungen unterschiedliche Potenziale herrschen)? Nun zu meinem aktuellen Projekt mit analogen und digitalen Signalen. Macht es Sinn zwei verschiedene Masseflächen für digitale und analoge Signale zu machen und sie in einem Punkt zusammenzuführen? Wie ist das mit einem Punkt gemeint (eine dünne Leiterbahn zwischen den beiden Masseflächen)? Oder reicht es, wenn die analogen und digitalen Bauteile räumlich getrennt sind? Ich habe schon ein paar mal gelesen, dass man die Masseflächen am AD-Wandler zusammenführen soll. In meinem Fall ist der AD-Wandler im Mikrocontroller verbaut. Sollten die GND-Signale dann am Mikrocontroller zusammengeführt werden? Und noch eine Frage zum Lagenaufbau. Kann man sagen, was (EMV-technisch) tendenziell besser ist? 4-lagig (mit zwei Routing und Bauteillagen, VCC-Lage und GND Plane) oder 2-lagig? Wie sieht es bei 4-lagigen Platinen mit den Masseflächen aus? Ich habe lange nach guter Literatur gesucht, bin allerdings nicht fündig geworden. Weiß jemand ein gutes Buch oder gute Artikel zu diesem Thema. Es würde mich sehr freuen, wenn auch über meine Fragen hinaus Input zu kommen würde. Vielen Dank schon mal und einen schönen Start ins Wochenende!
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Das wurde schon einige Male diskutiert. Das wichtigste ist, dass die analogen und digitalen Rückströme nicht am gleichen Ort durchgehen. Das verursacht Störungen durch Potentialverschiebung. Das kann man erreichen durch: 1. getrennte Planes (in XY, nicht in Z) 2. analoge und digitale Signale räumlich trennen. Wenn 2. umgesetzt wird, dann erübrigt sich 1. Wenn 1. gut umgesetzt wird, dann hast du 2. Es macht meiner Meinung nach fast nie Sinn eine getrennte Fläche vorzusehen, ausser du hast konkrete Gründe.
Maxi schrieb: > Ist es richtig auf diesen Platinen > eine durchgängige Masseflächen auszulegen? Wenn du 4 oder 6 Lagen hast, dann hast du mit ein wenig Glück tatsächlich eine wirklich durchgängige Massefläche. Sobald du 2 Lagen hast, zerschneiden Signale und Bauteile deine "Massefläche" und du musst dir Gedanken machen, wie du aus diesen vielen "Masseschnipseln" wieder 1 massive Masse machst. Blindes Fluten ist da nur in wenigen Fällen zielführend. > Macht es Sinn zwei verschiedene Masseflächen für digitale und analoge > Signale zu machen und sie in einem Punkt zusammenzuführen? Nur, wenn auch alle anderen Leitungen, die mit den beiden Massen zu tun haben, auch dicht an diesem Punkt vorbeigeführt werden (können). > Kann man sagen, was (EMV-technisch) tendenziell besser ist? > 4-lagig (mit zwei Routing und Bauteillagen, VCC-Lage und GND Plane) oder > 2-lagig? Du fragst das nicht im Ernst, oder? Wenn ein zeilagiges Design besser und billiger wäre, welchen Grund gäbe es dann für 4 oder mehr Lagen? > Wie sieht es bei 4-lagigen Platinen mit den Masseflächen aus? Sieh zu, dass du da eine unzerfranste Masse in die Innenlage bekommst. Und: genauso wie die Masse zur Versorgung gehört, gehört auch Vcc zur Versorgung. Deshalb sollte auch dafür eine eigene Lage vorgesehen werden.
Keine großen Masselappen, bei uns ist oben und unten ein Massedeckel und die Signalbahnen sind in der mittleren Lage. Ringsum und flächig viele Durchkontaktierungen machen! Das alles wird schnell ganz schön aufwändig.
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Bearbeitet durch User
Maxi schrieb: > Ich habe lange nach guter Literatur gesucht https://incompliancemag.com/article/alternative-paths-of-the-return-current/ Beitrag "Re: GND-Flutung Ja oder Nein - eine Glaubensfrage?" Die schlimmsten 'Masseflächen' sind die, die als Masseverbindung nachträglich auf eine Leiterplatte gegossen werden und von längeren Leiterbahnen durchschnitten werden. Die 'geteilte' Massefläche ist noch die harmloseste Version davon, enthält aber auch 2 Schlitzantennen. Bei Digitaltechnik hat man es mit erst bei hohen Fehlerpegeln störbaren Schaltungen zu tun, deren rapides Schalten aber extrem hohe Frequenzen entspricht bei teilweise hohen geschalteten Strömen. Da muss der Strom ruckartig fliessen, schneller als er von dem über einen halben Meter entfernten Netzteil nachgeliefert werden kann, also braucht man Abblockkondensatoren und niederinduktive (breite) Zuleitungen. Bei Analogtechnik stören schon Millivolt, dafür sind die Frequenzen meist niedriger. Gute Analogschaltungen (Verstärker, Audio) nutzen keine Massefläche sondern legen Masseleitungen einzeln vom Sternpunkt aus.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Richtiges_Designen_von_Platinenlayouts Abschnitt Masseflächen
MaWin schrieb: > Gute Analogschaltungen (Verstärker, Audio) nutzen keine Massefläche > sondern legen Masseleitungen einzeln vom Sternpunkt aus. Diese Aussage ist so allgemein falsch. Sie gilt bestenfalls für einen kleinen Teil von guten Analogschaltungen.
@TE: Ich machs so, dass ich die GND-Pfade und Versorgung explizit route und GND erst anschließend flute. Dabei achte ich auch darauf, dass sich durch das Fluten keine Schleifen bilden, dann lieber Bereiche ungeflutet lassen. GND und Versorgung versuche ich dabei in gemeinsame Nähe zu legen. Leistungsteile bekommen eine eigene Massefläche, die Zuleitungen (eben auch GND) werden getrennt von den anderen Schaltungsteilen direkt an die Stromversorgung geroutet. Für Analogteile in ähnlicher Weise: Eine Stelle, wo die Analogversorgung "abgetrennt" wird, mit Kondensatoren stabilisiert und abgeblockt, evtl. noch mit einer Induktivität geglättet. Und von dort dann einen kompakten Schaltungsteil mit eigener Analogmasse bilden. Disclaimer: Bin nur Hobbyist :-)
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