Platinen-Layout erstellen

Im Unterforum Platinen, Layout - Beschreibung: Herstellung und Bearbeitung von Platinen. Bohren, Löten, Sägen, Fräsen und alle anderen Bearbeitungen von Werkstoffen. Belichtungen von Platinen.

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Autor
Platinen-Layout erstellen
Suche nach: platinen (3981)

    







BID = 996985

Andi-872

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Hallo,

ich lese immer wieder u.a. über kapazitive (parasitäre) Eigenschaften auf Platinen, die man nicht unbedingt haben möchte und die man durch geschicktes Layout in gewissen Grenzen verringern kann. Worin besteht dieses "geschickte Layout"? Es geht um Audio-Anwendung NF analog, jedoch nicht um (Leistungs)Verstärker.

Ist es ratsam, Leiterzüge in grösserem Abstand zu verlegen (sofern Platz vorhanden ist), oder kleinerer Abstand?

Sind Masseflächen wirklich "besser"? Besonders auf älteren Platinen sehe ich immer wieder, dass da keineswegs Masseflächen vorhanden sind. Allenfalls wurde die entsprechende Leiterbahn etwas breiter ausgeführt. Bei modernen Platinen wiederum ist oft alles, was nicht anders verwendet ist, eine Massefläche. Hat das "elektronische" Gründe, oder ist das dem Herstellungsprozess geschuldet?
Ich hatte mal eine Platine erstellt mit diesen Masseflächen, und mir ist da zumindest nichts negatives aufgefallen im alltäglichen Betrieb des fertigen Gerätes. Hab das allerdings auch nie mit empfindlichen Messgeräten überprüfen lassen. Wäre es ggf. sogar empfehlenswert, die "heissen" Leiterzüge in einer Art "Sandwich-Bauweise" zwischen eine obere und untere Massenfläche einzufügen, also sozusagen ein 3-lagiges Layout, wobei die beiden äusseren Flächen jeweils Masse sind und dazwischen (für den direkten Blick verborgen) die Leiterbahnen verlaufen?

Andi



[ Diese Nachricht wurde geändert von: Andi-872 am 30 Jul 2016 10:58 ]

BID = 996987

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12741
Wohnort: Cottbus

 

  


Zitat :
Es geht um Audio-Anwendung NF analog
Da sollen parasitäre Kapazitäten eine Rolle spielen? Ich weiß ja nicht....


Zitat :
Hat das "elektronische" Gründe, oder ist das dem Herstellungsprozess geschuldet?
Elektronische Gründe hat es nur bei digitalen Schaltungen und wenn es zusätzlich noch eine Vdd-Fläche gibt. Dann hast du nämlich eine über die gesamte Leiterplatte verteile Kapazität, welche der Entkopplung dient.

Ansonsten sind es wirtschaftliche und ökologische Gründe. Je mehr Kupfer auf der Leiterplatte bleibt, desto weniger Ätzmittel wird benötigt. Und dies ist eben zum einen günstiger und belastet die Umwelt zum anderen weniger.


Zitat :
Ich hatte mal eine Platine erstellt mit diesen Masseflächen, und mir ist da zumindest nichts negatives aufgefallen
Wenn du eine Massefäche mit darüber liegender Signalbahn hast, bildet sich ja nur eine Kapazität mit der Fläche der Signalbahn aus. Diese ist sehr klein und beeinflusst die Funktion i.d.R (schon gar nicht bei NF) nicht.

Bei hochfrequenzanwendungen sieht das schon anders aus. Es ist möglich, Antennen (bspw. WiFi) gleich mit in das Layout zu integrieren, dann möchtest du aber weit und bereit keine (schon gar nicht unterhalb) Massefläche haben.


Zitat :
wobei die beiden äusseren Flächen jeweils Masse sind und dazwischen (für den direkten Blick verborgen) die Leiterbahnen verlaufen?
Nein. Ich hatte es ja schon angesprochen. GND- und Vdd-Ebenen werden i.d.R. angrenzend ausgeführt. Um eben eine möglichst große Kapazität zu erreichen.



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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

BID = 997001

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Worin besteht dieses "geschickte Layout"? Es geht um Audio-Anwendung NF analog, jedoch nicht um (Leistungs)Verstärker.
Tausend Sachen. Der Unterschied zu Leistungsverstärkern ist nur, dass dort die Fehler teurer werden.
Ansonsten gelten da die gleichen physikalischen Gesetze, und 40dB sind 40dB.


Zitat :
Ist es ratsam, Leiterzüge in grösserem Abstand zu verlegen (sofern Platz vorhanden ist), oder kleinerer Abstand?
Abstand ist die billigste und wirksamste Schutzmaßnahme.
Hilft sogar bei Atombomben.


Zitat :
Sind Masseflächen wirklich "besser"?
Nicht immer.
Die Layoutprogramme erleichtern das Einfügen von Kupferflächen, und manche Bastler machen es um ihr Ätzbad zu schonen, aber da kommen dann oft isolierte Metallflächen zustande und die sind wirklich übel.

Eine Massefläche unter einem Bauteil ist meist günstig, allerdings sollte man darauf achten, dass man damit nicht gerade das Magnetfeld einer Induktivität beeinträchtigt.
Außerdem erhöht das die parasitären Kapazitäten gegen GND, und es gibt Opamps, die dadurch ins Schwingen geraten können. Da muß man dann ein Loch in der Massefläche unter dem -Input vorsehen.


Zitat :
Besonders auf älteren Platinen sehe ich immer wieder, dass da keineswegs Masseflächen vorhanden sind.
...und siehe, sie nähren sich doch. (oder so ähnlich)
Die Kunst und Erfahrung, die dahinter steckt, dass solche Schaltungen auch bei 200MHz und im µV-Bereich einwandfrei funktionieren, ist eben nicht offensichtlich.


Zitat :
Wäre es ggf. sogar empfehlenswert, die "heissen" Leiterzüge in einer Art "Sandwich-Bauweise" zwischen eine obere und untere Massenfläche einzufügen, also sozusagen ein 3-lagiges Layout, wobei die beiden äusseren Flächen jeweils Masse sind und dazwischen (für den direkten Blick verborgen) die Leiterbahnen verlaufen?

Multilayer-Platinen baut man meist andersrum auf: GND und evtl Versorgungslagen nach innen, und die Signalleitungen nach aussen.
Das hat den Vorteil, dass man noch etwas messen und verändern kann. Ausserdem lassen sich auf der Innenlage ja schlecht SMD-Bauteile unterbringen, und der Vorteil, dass diese keine Bohrungen benötigen, wäre verloren.
Der Aufbau, den du beschreibst, nennt sich Stripline, und man verwendet ihn (selten) bei hohen und höchsten Frequenzen.


Zitat :
Zitat :
Es geht um Audio-Anwendung NF analog
Da sollen parasitäre Kapazitäten eine Rolle spielen? Ich weiß ja nicht....
Aber ich weiss es.
Ich kann mich noch gut an ein sonst hochgelobtes Stereo-Vorverstärker-IC im DIL-Gehäuse erinnern, das gesockelt einfach nicht zur Ruhe zu bringen war. Man musste das Biest in die Platine einlöten.

Im übrigen sind parasitäre Induktivitäten oft schädlicher als die Kapazitäten, weil man sie nicht beseitigen, sondern nur durch breite und kurze Leiter(bahnen) reduzieren kann.

Auch die in NF-Schaltungen verwendeten Halbleiter sind immer schneller geworden, und damit sind dann Probleme aufgetaucht, die man zu Zeiten des 2N3055 nicht kannte.



BID = 997059

Andi-872

Aus Forum ausgetreten

Danke

Andi

BID = 997127

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5320


Zitat :
ich lese immer wieder u.a. über kapazitive (parasitäre) Eigenschaften auf Platinen, die man nicht unbedingt haben möchte und die man durch geschicktes Layout in gewissen Grenzen verringern kann. [...]

Es geht um Audio-Anwendung NF analog, [...]
Geht es dir um unsymmetrische (Audio-)Signale? Mir fällt zu dem Thema kapazitives Übersprechen ein.


Zitat :
Ist es ratsam, Leiterzüge in grösserem Abstand zu verlegen (sofern Platz vorhanden ist), oder kleinerer Abstand?

Sind Masseflächen wirklich "besser"?
Größerer Abstand = kleinere parasitäre Kapazität, kleinerer Abstand = größere parasitäre Kapazität. Massefläche bedeutet somit auch (indirekt) eine größere parasitäre Kapazität.


Zu perls Exkurs zu Multilayer-Platinen möchte ich noch anmerken, dass die (beiden) Versorgungslagen einen Kondensator bilden und durch die Lage innen eine größere Kapazität haben. Ob man dadurch aber schlussendlich Bauteile einsparen kann - rechne es aus:
\fedC = \epsilon_0 *  \epsilon_r * A/d

BID = 997135

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
möchte ich noch anmerken, dass die (beiden) Versorgungslagen einen Kondensator bilden und durch die Lage innen eine größere Kapazität haben. Ob man dadurch aber schlussendlich Bauteile einsparen kann - rechne es aus
Es geht dabei gar nicht so sehr um die Kapazität oder gar um das Einsparen von Kondensatoren, sondern um die Tatsache, dass solch ein durch ein dünnes Dielektrikum voneinander getrenntes Folienpaar eine Leitung mit einem extrem niedrigen Wellenwiderstand darstellt. Dadurch werden manche Schaltungen überhaupt erst möglich.

BID = 997142

Andi-872

Aus Forum ausgetreten

"...Geht es dir um unsymmetrische (Audio-)Signale?..."

Symmetrisch und unsymmetrisch. Die Signale kommen zunächst symmetrisch an, werden dann per OPA unsymmetrisch, durchlaufen Misch-Stufen usw. und werden dann wieder symmetriert. Ob ich das alles auf einer Platine mache oder diverse Baugruppen auf mehrere Platinen (aber alles innerhalb eines geschirmten Gehäuses) verteile, hab ich noch nicht entschieden. Beides hat Vor- und Nachteile.
DIe momentanen Schaltungen habe ich zu Testzwecken auf Steckboards laufen, wobei ich nicht zufrieden bin, denn die Steckkabel bilden ja auch eine ganze Menge Grundlage für "parasitäre" Dinge... Meine Hoffnung besteht, dass diese Nachteile der Steckboards durch kurze, möglichst direkte Leiterbahnen usw. auf "richtigen" Platinen beseitigt oder zumindest stark verringert werden. Dabei spielt natürlich das Übersprechen auch eine große Rolle. Allein die Frage der Masse-/GND-Handhabung ist schon sehr vielschichtig. Und aus manchen Infos, auch in diesem Thread, komme ich zunehmend zu der Ansicht, Leiterplatten nur einlagig zu erstellen, oder zumindest die Automatikfunktion des Layout-Programms hinsichtlich freier Flächen nicht bedenkenlos "automatisch" einzusetzen. Leiterbahnen kann ich in den Abständen zueinander in gewissen Grenzen beeinflussen. Die Stärke einer Platine ist vorgegeben...

Andi

BID = 997143

Offroad GTI

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Beiträge: 12741
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Zitat :
auch in diesem Thread, komme ich zunehmend zu der Ansicht, Leiterplatten nur einlagig zu erstellen
Da hast du aber ganz schon zwischen (oder neben) den Zeilen gelesen. Das mach man eigentlich nur in größter Not, und wenn absolut kein Geld für eine mehrlagige Leiterplatte vorhanden ist.

Mit den Signallagen hat man beim Routen schon genug Arbeit. Wenn dann auch noch die Versorgungsspannungen dazwischen geroutet werden müssen, wird es schnell unübersichtlich.
Eine sich über die Leiterplatte schlängelnde GND-Verbindung (--> große Induktivität) ist wohl kaum vorteilhaft.

Bei einer Audio-Schaltung mit vielen OPVs bietet sich auch eine vierlagige Leiterplatte an. Signallage; U+; GND; U-



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BID = 997148

Andi-872

Aus Forum ausgetreten

Stimmt. Jetzt bin ich etwas verwirrt...

Um (parasitäre) Kapazitäten kommt man ja gar nicht drumherum. Sobald ich zwei Drähte oder Leiter habe, besteht dieser Fakt. Dass Geld keine Rolle spielt, möchte ich nicht sagen, aber an der falschen Stelle sparen ist auch bekanntlich oft ein Irrtum. Und sooo teuer sind Platinen (zumindest in meiner Liga) auch nicht beim Hersteller. Es fragt sich, an welcher Stelle man den Kompromiss macht und wo nicht...

Mein Gedanke war zunächst dieses 3-lagige Layout mit Masse an den Aussenflächen und Signalführung dazwischen. Als Gedankenstütze sehe ich da das Koax-Kabel, welches die signalführende Ader umschliesst. Der Unterschied scheint aber u.a. zu sein, dass eben ein Koax-Kabel (meistens) nur ein Signal führt, wohingegen auf einer Platine sehr viele unterschiedliche Bauteile unterschiedliche Nebenwirkungen verursachen - und auf Masse ausstrahlen.

Andi

BID = 997149

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12741
Wohnort: Cottbus


Zitat :
Und sooo teuer sind Platinen (zumindest in meiner Liga) auch nicht beim Hersteller
Eben.


Zitat :
Mein Gedanke war zunächst dieses 3-lagige Layout mit Masse an den Aussenflächen und Signalführung dazwischen.
Wie wir schon festgestellt haben, wäre dies die ungünstigste Variante.


Zitat :
Um (parasitäre) Kapazitäten kommt man ja gar nicht drumherum.
Nein, kommt man nicht. Du machst dir über selbige (in Verbindung mit Audiosignalen) aber auch zu viele Gedanken, wie mir scheint.



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BID = 997154

der mit den kurzen Armen

Urgestein



Beiträge: 17434

für deinen wackelnden Gleichstrom reichen locker 2 Lagen! Bestückungsseite Spannungszuführung und Leiterseite Signale. Achte bei den OPV,s auf die Abblockkondensatoren direkt am IC ! Dazu gehören auch die Stützelkos. 95% aller Störungen handelst du dir über die Versorgungsspannung ein!

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Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst, dass von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!

BID = 997179

Andi-872

Aus Forum ausgetreten

Danke für Eure Antworten.

Andi


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