Winkel in Leiterbahnlayouts

Moin!

Ich hatte mit einem Kollegen unlängst eine Unterhaltung über Layouten von Leiterbahnen und ich hatte ihm gegenüber gesagt, dass man Leitungen mit hohen Frequenzen, z.B. eine serielle Datenleitung mit 1MBit/s, immer mit 45°-Winkel layoutet und nicht mit 90°.

Er hat dann frecherweise gefragt, warum. Die Frage hat mich wahnsinnig gefreut, wenn ich wusste schlichtweg keine Antwort darauf. Ich habe das irgendwo mal aufgeschnappt, vermutlich während des Studiums. Soweit ich noch weis, ging es irgendwie um Signalreflexion oder Abstrahlung.

Ich war in der wikipedia, ich habe google gequetscht, aber irgendwie habe ich leider keine stichhaltige Aussage zu dem Thema finden können. Vermutlich habe ich mal wieder die falschen Suchworte erwischt...(Leiterbahn, Layout, Winkel)

Hat irgendjemand eine verlässliche Quelle bezüglich der 45°90°-Frage? Ob das nun Aberglauben oder Fakt ist, ich möchte es halt belegen können, wenn ich mich mal wieder mit meinem Kollegen unterhalte ^^;

MfG, Maik Schmidt

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Maik Schmidt
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Maik Schmidt schrieb:

en=20

en=20

r=20

Hallo,

wobei ja 1 MHz nun noch nicht besonders hoch ist.

Es spricht nicht nur HF f=FCr 45 =B0, auch die Leiterplattentechnologie u= nd=20 die k=FCrzeren Leitungen. Lies mal hier:

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timierung.pdf

Bye

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Uwe Hercksen

"Maik Schmidt"

Verlässliche Quellen dazu habe ich leider nicht, aber eine logische Überlegung dazu. Bei einer Frequenz von 1 MHz ist die Wellenlänge

0,001 Meter. Das sind 1mm. Jetzt denke man mal darüber nach wie breit die Bahnen sind... Nehmen wir einen cm an.

Bei einer 90 Grad Kurve bedeutet das _theoretisch_ (wobei ich den Begriff, der von Theo [Theologie] abstammt eigentlich meide), dass das Signal auf z.B. auf einem Gesamtweg von 1cm einmal 9,905 cm zurücklegt und einmal 10,005 cm. Und zwar Gleichzeitig!

(ich hab das jetzt etwas vereinfacht, weil der echte weg mit Pytagoras berechenbar ist).

Fakt ist aber: Bei 1 MHz oder mehr bekommst du "theoretisch" ein Signal, als wenn du es durch einen starken Lowpass geschickt hättest. Wenn die Phasenvarianz größer 50% der Wellenlänge ist, sollte es sogar richtig ätzende Verzerrungen geben.

lg,

Markus -

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Markus Gronotte

"Maik Schmidt"

Verlässliche Quellen dazu habe ich leider nicht, aber eine logische Überlegung dazu. Bei einer Frequenz von 1 MHz ist die Wellenlänge

0,001 Meter. Das sind 1mm. Jetzt denke man mal darüber nach wie breit die Bahnen sind... Nehmen wir einen mm an.

Bei einer 90 Grad Kurve bedeutet das _theoretisch_ (wobei ich den Begriff, der von Theo [Theologie] abstammt eigentlich meide), dass das Signal auf z.B. auf einem Gesamtweg von 1cm einmal 9,905 cm zurücklegt und einmal 10,005 cm. Und zwar Gleichzeitig!

(ich hab das jetzt etwas vereinfacht, weil der echte weg mit Pytagoras berechenbar ist).

Fakt ist aber: Bei 1 MHz oder mehr bekommst du "theoretisch" ein Signal, als wenn du es durch einen starken Lowpass geschickt hättest. Wenn die Phasenvarianz größer 50% der Wellenlänge ist, sollte es sogar richtig ätzende Verzerrungen geben.

lg,

Markus -

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Markus Gronotte

"Maik Schmidt"

Verlässliche Quellen dazu habe ich leider nicht, aber eine logische Überlegung dazu. Bei einer Frequenz von 1 MHz ist die Wellenlänge

0,001 Meter. Das sind 1mm. Jetzt denke man mal darüber nach wie breit die Bahnen sind... Nehmen wir einen mm an.

Bei einer 90 Grad Kurve bedeutet das _theoretisch_ (wobei ich den Begriff, der von Theo [Theologie] abstammt eigentlich meide), dass das Signal auf z.B. auf einem Gesamtweg von 10cm einmal 9,905 cm zurücklegt und einmal 10,005 cm. Und zwar Gleichzeitig!

(ich hab das jetzt etwas vereinfacht, weil der echte weg mit Pytagoras berechenbar ist).

Fakt ist aber: Bei 1 MHz oder mehr bekommst du "theoretisch" ein Signal, als wenn du es durch einen starken Lowpass geschickt hättest. Wenn die Phasenvarianz größer 50% der Wellenlänge ist, sollte es sogar richtig ätzende Verzerrungen geben.

lg,

Markus -

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Markus Gronotte

"Maik Schmidt"

Verlässliche Quellen dazu habe ich leider nicht, aber eine logische Überlegung dazu. Bei einer Frequenz von 1 MHz ist die Wellenlänge

0,001 Meter. Das sind 1mm. Jetzt denke man mal darüber nach wie breit die Bahnen sind... Nehmen wir einen mm an.

Bei einer 90 Grad Kurve bedeutet das _theoretisch_ (wobei ich den Begriff, der von Theo [Theologie] abstammt eigentlich meide), dass das Signal auf z.B. auf einem Gesamtweg von 1cm einmal 0,995 cm zurücklegt und einmal 1,005 cm. Und zwar Gleichzeitig!

(ich hab das jetzt etwas vereinfacht, weil der echte weg mit Pytagoras berechenbar ist).

Fakt ist aber: Bei 1 MHz oder mehr bekommst du "theoretisch" ein Signal, als wenn du es durch einen starken Lowpass geschickt hättest. Wenn die Phasenvarianz größer 50% der Wellenlänge ist, sollte es sogar richtig ätzende Verzerrungen geben.

lg,

Markus -

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Markus Gronotte

Ähm, wiebitte ?

c = f lambda

Bei Dir also c = 1000 m/s ?!?!?

Sag' Deinen Photonen doch bitte mal, dass sie stinkefaul sind, sich schneller bewegen sollen und zudem offensichtlich schwerste Adipositas haben. Ihre Kollegen schaffen das im Freiraum mit:

c ~= 3 x 10 ^ 8 m/s.

Bei 1 MHz beträgt die Freiraum-Wellenlänge ca. 300m.

Sorry für die offenen Worte: Für die Frequenz: Quatsch mit Sauce ;-)

Wirklich Relevant wird der Ecken-Kram ab ca. 300 MHz, allerfrühestens 50..100MHz bei superkritischen Datensignalen. Im GHz Bereich verwende ich dann allerdings aus gutem Grund (Einhaltung des Wellenwiderstandes und Vermeidung von Reflexionen an Diskontinuitäten) runde Leiterbahnen anstelle von 45 Grad Ecken.

Bei 1 MHz (also noch nicht mal wirklich zittrigem Gleichstrom) ist allenfalls die Fertigung ein Thema sowie die generelle Tatsache, dass Leiterkarten mit 45 Grad und 90 Grad Bahnen eine höhere Dichte und kürzere Leitungen erlauben als solche mit nur 90 Grad Bahnen. Und eine Leiterbahn, die nicht da ist, kann nicht kaputtgehen, kann keine Störungen einfangen usw.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10
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Oliver Bartels

YMMD. Darf ich dich beizeiten bitten, denn "Theorie"teil meiner Diss zu schreiben? Sonst ist die gar so trocken.

Michael.

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Michael Förtsch

"Oliver Bartels"

ups.... nagut aber prinzipiell dann halt bei noch viel höheren Frequenzen dann wenigstens richtig? Ich mein häufig wird das wohl "Reflexion" genannt, aber ist der Begriff nicht eingentlich nicht geanz korrekt? Von Reflexion spricht man doch eigentlich eher, weil man bei der Berechnung wie bei einer Reflexion _rechnen_ kann.

lg,

Markus

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Markus Gronotte

ACK

Es sind 300 m.

Haha.

Wettlauf der Elektronen an der Innen- und Aussenseite der Leiterbahn. Anscheinend zuviel Olympiade geguckt.

Leider hat deine Theorie mit der Wirklichkeit nicht viel zu tun. Trotzdem 10 Punkte für Spassfaktor.

Georg

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Georg Meister

Die Reflexion ist Realität, die kann man mittels Netzwerkanalysator messen. Lass Dir mal in der HF-Abteilung Deiner Uni so ein Teil vorführen, inkl. FFT Konvertierung in die Time Domain mit und ohne offenem Koaxkabel am Port. Und gleich ein Time Domain Reflektometer dazu.

Bei letzterem läuft ein Puls mit Energie bis ans Ende des Wellenleiters und kehrt dann, da die Energie nicht einfach verschwinden kann, spontan zurück.

Die Elektronen haben in Sachen Wellenleitung nicht soviel zu meckern, die sorgen lediglich lokal für eine Führung des elektromagnetischen Feldes. Bei Gleichstrom bewegen sie sich ganz langsam (Meter/Minute in Metall), bei Wechselstrom kommen sie garnicht vom Fleck, insofern passt Dein Rennbahnbeispiel besser nach Athen als in die Elektronik. Entscheidend ist *immer* das eigenständige elektromagnetische Feld.

Letzteres ist absolut Realität (siehe mein geliebtes Beispiel mit dem Radarpuls, der läuft auch weiter und kommt zurück, wenn der Sender längst abgeschaltet ist) und mit den aus dem Alltag gewohnten Bildern nur ganz schwer zu erfassen. Z.B. ist die Vorstellung vom Photon als Ball sicher so nicht zutreffend (ein Photon kann bei genauester Einhaltung der Frequenz unendlich ausgedehnt sein) wie auch nicht die Vorstellung von Wellen in einem Äther. Letzlich gibt es neben der Gravitation und der "starken" Kräfte, die die Atomkerne zusammenhalten, nur noch das elektroschwache Feld, alle im Alltag wahrnehmbaren Kräfte außer der Erdanziehung sind darüber realisiert, das macht die Vorstellung davon so schwer, weil wir eben keine außenstehenden Betrachter sind.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
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Oliver Bartels

"Maik Schmidt" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@uni-berlin.de...

Eine Leiterbahn besteht pro mm aus einer Spule (Drahtinduktivitaet) und kleinen Kondensatoren nach links und rechts (kapazitive Kopplung nach Masse etc.), das macht die Impedanz (Ohm) der Leitung aus. Bei einen Knick sollte klar vorstellbar sein, das die Kondensatoren nicht mehr gleichmaessig passen, also die Impedanz eine Stoerstelle hat. Es gibt sogar magnetische Kopplung der zum Knick laufenden Laietung zur weglaufenden Leitung. Und das gibt bei Hf eine Reflektion, Fehlanpassung und Stoerungen. Aber Hf heisst 500MHz. Bei 1MHz ist das ziemlich egal. Und Knicke (45Grad) macht man nur, wenn die dumme Leiterplattenlayoutsoftweare keine ordentlichen Boegen mit gleichmaessigem Abstand zum Nachbarn erlaubt.

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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MaWin

......schnipp

Vor einiger Zeit ist mir dieser Artikel über den Weg gelaufen:

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Jemand hat sich die Arbeit gemacht, das tatsächlich zu messen. Die Kernaussage: 'The TDR data do not show any measurable reflections from either 45o or 90o corners in microstrip traces. In theory, there is a change in Zo caused by a corner, but the effect is not sufficient to be resolvable with a 17 ps rise-time pulse.'

Ciao,

Dirk

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Dirk Kautz

Maik Schmidt schrieb:

Ein wichtiger Grund für die 45°: kleinere Kerbwirkung in der "Ecke", dadurch bessere Vibrationsfestigkeit.

--
Volker Staben

Fachhochschule Flensburg - Flensburg University of Applied Sciences
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Volker Staben

Volker Staben schrieb:

,

Hallo,

meinst Du Risse in der Kupferschicht in den "Ecken" durch die Vibrationen= ? Bei so heftigen Vibrationen d=FCrften aber alle L=F6tverbindungen und die= =20 Beine von schwereren Bauteilen auch so ihre Probleme haben.

Bye

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Uwe Hercksen

"Uwe Hercksen"

Ich könnte mir vorstellen, dass da Ausdehnung durch Hitze schon mehr Schaden anrichtet. Bei 45° Winkeln müsste die Kräfteverteilung gleichmäßiger in der Bahn verteilt sein. Ich weiß aber auch nicht wie unterschiedlich die Ausdehnung von Platine und Bahnen ist.

lg,

Markus

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Markus Gronotte

"Uwe Hercksen"

Ich könnte mir vorstellen, dass da Ausdehnung durch Hitze schon mehr Schaden anrichtet. Bei 45° Winkeln müssten die Kräfte gleichmäßiger im Querschnitt der Bahn verteilt sein. Ich weiß aber auch nicht wie unterschiedlich die Ausdehnung von Platine und Bahnen ist.

lg,

Markus

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Markus Gronotte

Uwe Hercksen schrieb:

Ja. Im Grundsatz.

Das ist natürlich völlig richtig. Die 45° sind ja auch nur eine Maßnahme von vielen. Ein Problem vermindert zu haben, ist möglicherweise notwendig, aber oft sicher nicht hinreichend.

Außerdem war ich unexakt: natürlich helfen die 45°-Winkel auch gegen die Kerbwirkung bei statischen Verformungen, mechanischen Spannungen bzw. Kräften. So hab ich es jedenfalls vor langer Zeit gelernt...

--
Volker Staben

Fachhochschule Flensburg - Flensburg University of Applied Sciences
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Volker Staben

Markus Gronotte schrieb:

Die Thermischen Längenausdehnungskoeffizienten von Cu und Basismaterial unterscheiden sich schon erheblich. Kann gut sein, dass das auch eine Rolle spielt.

Essentiell ist sind AFAIK tatsächlich die kleineren mechanischen Spannungen an der Innenkontur einer 45°-Ecke verglichen mit 90°-Ecken. Woher die Längenänderung stammt (Temperatur = eher statisch oder Vibration = eher dynamisch), ist wohl sekundär.

Bei 90°-Ecken soll jedenfalls - so habe ich es gelernt - die Gefahr von Haarrissen kleiner sein. Deswegen soll man ja auch insbesondere runde Pads nicht tangential, sondern zentral mit einer Leiterbahn ansteuern. Und nicht im spitzen Winkel zwei Bahnen an ein Pad führen.

Greetings,

--
Volker Staben

Fachhochschule Flensburg - Flensburg University of Applied Sciences
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Volker Staben

Verstehe ich jetzt nicht ganz... Tangential ist doch die verbundene Fläche viel grösser und damit wahrscheinlich auch der Zusammenhalt. Oder habe ich da einen Denkfehler?

--
         Georg Acher, acher@in.tum.de
         http://wwwbode.in.tum.de/~acher
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Georg Acher

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