DE3539040A1

DE3539040A1 - Leiterbahnanordnung und schaltungsanordnung fuer mit integrierten schaltkreisen bestueckte leiterplatten

Info

Publication number: DE3539040A1
Application number: DE19853539040
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Bigalke; Klaus Dipl Ing Maier; Hartmut Dipl Ing Maier; Erhard Dipl Ing Reitz
Original assignee: Telefonbau und Normalzeit GmbH
Current assignee: Telenorma GmbH
Priority date: 1985-11-04
Filing date: 1985-11-04
Publication date: 1987-05-07
Also published as: DE3539040C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterbahnanordnung und eine Schaltungsanordnung für mit integrierten Schaltkreisen bestückte Leiterplatten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, auf mit integrierten Schaltkreisen zu bestückenden Leiterplatten die Leiterbahnen für die Stromversorgung so zu führen, daß alle Anschlußpins der integrierten Schaltkreise für die Stromversorgung der einen Polarität und der anderen Polarität jeweils miteinander verbunden sind. Eine derartige Konfiguration ist dargestellt in der Fig. 4 der DE-AS 21 11 396. Es läßt sich daraus leicht erkennen, daß die Leiterbahnabschnitte für die Zuführung des einen Potentials und die Leiterbahnabschnitte für die Zuführung des anderen Potentials jeweils für eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen gemeinsam geführt sind.

Da integrierte digitale Schaltkreise bei Zustandsänderungen hochfrequente Störstromimpulse erzeugen, werden insbesondere bei von mehreren integrierten Schaltkreisen gemeinsam benutzten Leiterbahnabschnitten Spannungsabfälle hervorgerufen. Diese Spannungsabfälle können bei komplexen integrierten Schaltkreisen so groß sein, daß der dynamische Störabstand benachbarter integrierter Schaltkreise überschritten wird. Auch mit Abblockkondensatoren an den Stromversorgungsanschlüssen der integrierten Schaltkreise oder an anderen Stellen auf der Leiterplatte läßt sich die Störspannungsbeeinflussung nicht ganz ausschalten, weil bei derart hohen Frequenzen die Kopplungsimpedanzen der Leiterbahnabschnitte nicht mehr vernachlässigt werden können.

Um Kopplungsimpedanzen auf den Stromversorgungsleiterbahnen ausreichend klein zu halten, besteht nur die Möglichkeit, die betreffenden Leiterbahnen möglichst großflächig auszuführen. Wenn jedoch schon für die Stromversorgungsleiterbahnen relativ viel Fläche auf der Leiterplatte beansprucht wird, so reicht bei nur wenigen zur Verfügung stehenden Ebenen der restliche Platz nicht aus, um eine gedruckte Verdrahtung auszuführen. Für die großflächige Ausführung der Stromversorgungsleiterbahnen ist es deshalb bekannt, Mehrlagenleiterplatten anzugeben, wie dies beispielsweise in der DE-OS 32 10 826 anzuwenden ist. Es ist dort im Patenanspruch 2 beschrieben, daß netzförmig angeordnete Potentialleiter vorgesehen sind. Dabei stehen also komplette Flächen einer ganzen Leiterbahnebene für die Stromversorgung zur Verfügung, womit eine ideale Potentialverteilung erreicht wird. Die Herstellung einer derartigen Mehrlagenleiterplatte ist jedoch relativ aufwendig, und es ist nicht in allen Fällen gerechtfertigt, eine Mehrlagenleiterplatte ausschließlich wegen der erforderlichen Entstörung der Stromversorgungsleiterbahnen einzusetzen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leiterbahnanordnung und eine Schaltungsanordnung vorzustellen, womit es möglich ist, auch auf einer Leiterplatte mit nur zwei Verdrahtungsebenen gute Ergebnisse zu erzielen, so daß auf eine Mehrwagenleiterplatte verzichtet werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Merkmalskombination gelöst, wie sie im Patenanspruch 1 angegeben ist. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß mit einem vertretbaren Aufwand, der wesentlich geringer ist als die Kosten einer Mehrlagenleiterplatte, optimale Entstörergebnisse erzielt werden. Da die erfindungsgemäßen Anordnungen vorwiegend für die Anwendung bei hochintegrierten Schaltungen vorgesehen sind, deren Bestückungsdichte nicht unbedingt sehr groß sein muß, steht genügend Platz zur Verfügung, um die übrige Verdrahtung mit gedruckten Leiterbahnen auszuführen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 die räumliche Anordnung der Stromversorgungsleiterbahnen und die Anordnung der zur Entstörung vorgesehenen Bauteile,

Fig. 2 das der räumlichen Anordnung entsprechende Ersatzschaltbild,

Fig. 3 das Ersatzschaltbild ohne Rücksicht auf die räumliche Anordnung.

In der Fig. 1 ist dargestellt, wie paarweise waagerecht und senkrecht verlaufende Stromversorgungsleiterbahnen L+ und L- maschenförmig angeordnet und an den Kreuzungspunkten miteinander kontaktiert sind. Die Lötseite ist schraffiert, und die Bestückungsseite ist gestrichelt dargestellt. Die Löcher für die Aufnahme der Anschlußpins AP sind inmitten von kleinen als Lötaugen dienenden Quadraten zu sehen. Bei der hier gezeigten Darstellung wird davon ausgegangen, daß die Anschlußpins für die Stromversorgung AP+ und AP-, wie dies bei den meisten integrierten Schaltkreisen IC der Fall ist, einander diagonal gegenüberliegen. Die das Pluspotential führende Stromversorgungsleiterbahn L+ ist an den entsprechenden Anschlußpins AP+ vorbeigeführt, aber nicht mit diesen direkt kontaktiert. Für die Verbindung des Anschlußpins AP+ mit der betreffenden Stromversorgungsleiterbahn L+ ist eine Induktivität I vorgesehen, die vorzugsweise als oberflächen-montiertes Bauelement ausgeführt ist und separat bestückt wird. Die in den meisten Fällen das Null- Potential führende andere Stromversorgungsleiterbahn L- ist jeweils direkt mit dem betreffenden Anschlußpin AP- verbunden. Von diesem Anschlußpin AP- oder seiner unmittelbaren Umgebung ausgehend ist, wie aus der Fig. 1 hervorgeht, ein in sich elektrisch geschlossener Leiterbahnring LR um den integrierten Schaltkreis IC herumgelegt. An diesem Leiterbahnring LR sind an den Stellen, die sich in unmittelbarer Nähe der Stromversorgungsanschlußpins AP+, AP- befinden, Kondensatoren C 1, C 2 angeordnet. Beide Kondensatoren C 1 und C 2 dienen der Abblockung von Störstromimpulsen und sind, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, mit dem positiven Stromversorgungsanschlußpin AP+ bzw. mit der das positive Potential führenden Stromversorgungsleiterbahn L+ verbunden.

Das in Fig. 2 dargestellte Ersatzschaltbild zeigt eine Störstromquelle SQ mit einer inneren Impedanz Zi, die beim Betrieb eines integrierten Schaltkreises IC zwischen dessen Stromversorgungsanschlußpins angenommen werden kann. Durch die Anordnung der Induktivität I und deren Zusammenwirken mit den Kondensatoren C 1 und C 2 wird erreicht, daß innerhalb eines integrierten Schaltkreises IC entstehende Störungen nicht auf die Stromversorgungsleiterbahnen L+ und L- gelangen können. Umgekehrt sorgt die gezeigte Anordnung auch dafür, daß auf den Stromversorgungsleiterbahnen L+ und L- vorherrschende Störungen nicht in den integrierten Schaltkreis eindringen und dessen Funktion beeinträchtigen können. Um eine galvanische Kopplung zwischen dem Leiterbahnring LR und einer Stromversorgungsleiterbahn L- zu vermeiden, wird der Leiterbahnring LR nur an einem einzigen Punkt, dem negativen Stromversorgungsanschlußpin AP- mit der betrefffenden Stromversorgungsleiterbahn L- verbunden. Ein gegenseitiges Übergeifen von Störströmen ist somit vermieden.

Wenn die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung in einem Stromlaufplan dargestellt wird, der auf die räumliche Anordnung der Bauelemente keine Rücksicht nimmt, so ergibt sich ein Bild nach Fig. 3. Die dabei sich ergebende sogenannte π-Schaltung bewirkt bei optimaler Dimensionierung eine nahezu vollständige Beseitigung von auf einer Leiterplatte entstehenden Störungen. Da zusätzlich durch die gezeigte Leiterbahnanordnung nach Fig. 1 eine gute Abschirmung gegeben ist, ergibt sich eine optimale elektromagnetische Verträglichkeit; so daß auch eine Störabstrahlung zu benachbarten Baugruppen vermieden wird.

Claims

1. Leiterbahnanordung und Schaltungsanordnung für mit integrierten Schaltkreisen bestückte Leiterplatten, wobei die Leiterbahnen für die Stromversorgung an die betreffenden Anschlußpins aller integrierten Schaltkreise herangeführt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stromversorgungsleiterbahnen (L+, L-) paarweise parallel vermascht zu allen integrierten Schaltkreisen (IC) geführt sind,
daß um die Anschlußpins (AP) eines integrierten Schaltkreises (IC) jeweils ein stromfreier Leiterbahnring (LR) gelegt ist, der nur an einem Punkt (AP-) mit der ein Stromversorgungspotential führenden Leiterbahn (L-) verbunden ist,
daß jeweils in der Nähe der Stromversorgungsanschlußpins (AP+, AP-) des integrierten Schaltkreises (IC) Kondensatoren (C 1, C 2) zwischen die Stromversorgungsleiterbahnen (L+, L-) geschaltet sind,
und daß eine Induktivität (I) zwischen einen Stromversorgungsanschlußpin (AP+) des integrierten Schaltkreises (IC) und der das betreffende Potential (+) führenden Leiterbahn (L+) geschaltet ist.

2. Leiterbahnanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils mindestens ein Leiterbahnpaar (L+, L-) unterhalb eines integrierten Schaltkreises (IC) hindurchgeführt ist.

3. Leiterbahnordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß für den Anschluß der Induktivität (I) das Lötauge des Stromversorgungsanschlußpins (AP+) so vergrößert ist,
daß die Induktivität außerhalb des integrierten Schaltkreises (IC) bestückt werden kann.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kondensatoren (C 1, C 2) und die Induktivität (I) als oberflächen-montierte Bauteile ausgeführt sind.