DE4035134A1 - Anordnung zum entstoeren von elektronischen baugruppen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Entstören von elektronischen Baugruppen nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Es ist bekannt, auf mit integrierten Schaltkreisen bestück­ ten Leiterplatten die Leiterbahnen für die Stromversorgung so zu führen, daß alle Stromversorgungs-Anschlußpins der integrierten Schaltkreise der einen Polarität und der an­ deren Polarität jeweils miteinander verbunden sind. Eine solche Leiterbahn-Konfiguration ist beispielsweise angege­ ben im "TTL-Kochbuch" der Firma Texas Instruments, 1. Auf­ lage von 1972 auf Seite 77. Dort ist außerdem angegeben, daß im Abstand von ca. 10 cm Kondensatoren zwischen die Stromversorgungsleiterbahnen geschaltet sind. Damit soll die Auswirkung von störenden Umschaltstromspitzen vermie­ den werden.

Bei der Führung von Leiterbahnen muß außerdem darauf ge­ achtet werden, daß keine Hochfrequenzstörungen ausgesen­ det werden. Deshalb sollten die Entfernungen zwischen den Schaltkreisen nicht zu groß werden, und die Stromversor­ gungs-Leiterbahnen sollten großflächig und/oder engmaschig geführt werden. Andererseits ist bei einer derart starken Verkopplung der integrierten Schaltkreise über die Strom­ versorgungs-Leiterbahnen damit zu rechnen, daß eine gegen­ seitige Störung stattfindet.

In der DE-PS 35 39 040 ist eine Leiterbahnanordnung und eine Schaltungsanordnung für mit integrierten Schaltkrei­ sen bestückten Leiterplatten angegeben, womit eine gegen­ seitige Störbeeinflussung und auch eine Störabstrahlung weitgehend vermieden wird. Hierzu ist es jedoch erforder­ lich, daß an jedem Bestückungsplatz für einen integrierten Schaltkreis eine zusätzliche besondere Leiterbahnkonfigu­ ration vorhanden ist, und daß Induktivitäten und Kapazitä­ ten zu jedem Schaltkreis gehörend zusätzlich bestückt werden. Dabei entsteht ein erheblicher Platzbedarf und es entstehen zusätzliche Kosten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum Entstören von elektronischen Baugruppen vorzuschlagen, womit eine optimale Beseitigung von Hochfrequenzstörungen erreicht wird und eine gegenseitige Beeinflussung der elek­ tronischen Schaltkreise vermieden wird, ohne daß für jeden einzelnen Schaltkreis zusätzliche Leiterbahnabschnitte und Induktivitäten erforderlich sind. Die durch Störungen verur­ sachten Stromspitzen sollen so abgefangen werden, daß sie nicht über den Nahbereich von integrierten Schaltkreisen hinaus gesendet oder empfangen werden können.

Für die Lösung dieser Aufgabe ist eine Merkmalskombination vorgesehen, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß räumlich getrennte Gruppen entstehen, in denen jeweils Bauteile mit einheitlichem Störverhalten und/oder einheitlicher Empfindlichkeit angeordnet sind und somit die Störungen am Entstehungsort gezielt durch entsprechende Dimensio­ nierung von Kapazitäten und Widerständen unterdrückt wer­ den. Gleichzeitig wird auch erreicht, daß von anderen Gruppen ausgehende Störungen nicht in eine Gruppe von Bauteilen eindringen können.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine sternförmige Gruppenanordnung,

Fig. 2 eine reihenförmige Gruppenanordnung,

Fig. 3 eine Leiterbahnanordnung zwischen 2 Gruppen.

In der Fig. 1 ist in Form eines Stromlaufplanes dargestellt, wie die Stromzuführung zwischen verschiedenen Gruppen G1, G2 und Gn gestaltet ist. Jede dieser Gruppen G1, G2 und Gn enthält elektronische Bauelemente und/oder integrierte Schalt­ kreise mit jeweils gleichem Störverhalten, bzw. gleicher Störempfindlichkeit. In der Fig. 1 ist eine sternförmige Anordnung gezeigt, wobei es sich bei der einen Gruppe G1 um eine Stromversorgungseinrichtung handeln kann, von wo aus die anderen Gruppen G2 und Gn gespeist werden. Die Strom­ zuführung zu einer Gruppe, z. B. G2 sind jeweils mit Wider­ ständen R1.1-R1.4 versehen, so wie es in Fig. 1 darge­ stellt ist. Zwischen den Widerständen sind Anschlußpunkte für einen Kondensator C1 vorgesehen, welcher zwischen die Stromversorgungsleitungen geschaltet ist.

Dieser Kondensator C1, dessen Kapazität größer ist, als die Teilkapazitäten aller in der 2. Gruppe G2 angeordneten zusätzlichen Entstörkondensatoren, ist so dimensioniert, daß im Zusammenwirken mit den Widerständen R1.1-R1.4 eine optimale Entstörung garantiert ist. Durch diese An­ ordnung wird also erreicht, daß von der 1. Gruppe G1 aus­ gehende Störungen nicht in die 2. Gruppe G2 gelangen kön­ nen, weil sie durch den Kondensator C1 kurzgeschlossen werden. Umgekehrt können Störungen, die von der 2. Gruppe G2 verursacht werden, nicht über die Stromversorgungslei­ tungen in die 1. Gruppe G1 gelangen. Nach diesem Prinzip sind alle an die 1. Gruppe G1 angeschlossenen weiteren Gruppen, z. B. Gn jeweils voneinander entkoppelt.

In der Fig. 2 ist eine nach dem gleichen Prinzip arbeiten­ de Reihenanordnung dargestellt. Die von einer 1. Gruppe G1 ausgehenden Stromversorgungsleitungen sind zur 2. Gruppe G2 geführt und laufen von dort in die nächste Gruppe G3 usw. Zwischen den Gruppen ist jeweils die prinzipiell gleiche Anordnung mit Widerständen, z. B. R1.1-R1.4 und einem entsprechend dimensionierten Kondensator C1 in die Strom­ versorgungsleitungen eingefügt. Bei der Reihenanordnung ist darauf zu achten, daß die Kapazität eines Kondensators C1 jeweils größer ist als die Kapazitäten aller nachfolgen­ den Kondensatoren z. B. C2 und C3. Es ergibt sich auch bei einer Reihenanordnung, daß auftretende Störungen jeweils nur innerhalb des Bereichs einer Gruppe G1-G3 verbleiben, wo sie durch gezielte Entstörungsmaßnahmen zusätzlich be­ kämpft werden können. Die gegenseitige Beeinflussung der Gruppen untereinander und die Störabstrahlung ist bei die­ sem Konzept weitgehend verhindert.

In der Fig. 3 ist im Detail dargestellt, auf welche Weise Stromversorungsleiterbahnen L-, L+ die von einer Gruppe G1 in eine andere Gruppe G2 führen, gestaltet sind. Die Über­ gangsstelle von der 1. Gruppe G1 zur 2. Gruppe G2 besteht nur aus einer einzigen Verbindung. Ein vermaschtes Strom­ versorgungsnetzwerk, wie es beispielsweise in der DE-PS 35 39 040 angegeben ist, wird an allen übrigen Stellen ab­ getrennt, so daß nur die aus 4 Widerständen R1.1-R1.4 und einem Kondensator C1 bestehende Übergangsstelle vor­ handen ist.

Dabei sind die Widerstände R1.1-R1.4 als verdünnte Lei­ terbahnen ausgeführt. Selbstverständlich muß dabei die Strombelastbarkeit berücksichtigt werden. Sollte sich da­ bei herausstellen, daß wegen des erforderlichen Widerstands­ wertes die Leiterbahn zu dünn sein müßte, so können ohne weiteres diskrete Widerstände als Bauelemente bestückt wer­ den. Es ist außerdem möglich, Widerstände in gedruckter Form aufzubringen.

Durch die individuelle Dimensionierung der Kondensatoren und Widerstände können die Verbindungsstellen bei den Stromversorgungsleiterbahnen optimal an die Gegebenheiten der jeweils miteinander verbundenen Gruppen G1 und G2 an­ gepaßt werden. Bei diesem Konzept kann auf das einheit­ liche Anordnen von Stützkondensatoren, wie dies im TTL- Kochbuch vorgeschlagen wird, verzichtet werden. Dabei kann es nämlich vorkommen, daß Kondensatoren an ungün­ stigen Stellen angeordnet sind, so daß das Störverhalten ungünstig beeinflußt wird. Mit dem hier vorgestellten Prin­ zip werden sowohl die Belange der Übertragungstechnik, also das Verhindern von gegenseitiger Störbeeinflussung, als auch die Hochfrequenzentstörung optimal berücksich­ tigt.

In der Fig. 3 ist außerdem dargestellt, wie die Bauteile B1.1-B2.2 angeordnet sein können. Einzelne Entstörkon­ densatoren CE1.1-CE2.2 können bei Bedarf individuell den Bauteilen B1.1-B2.2 zugeordnet bestückt werden. Diese Kapazitäten sind, wie bereits beschrieben wurde, bei der Dimensionierung der Abblockkondensatoren, z. B. C1, zu berücksichtigen. In diesem Ausführungsbeispiel muß also die Kapazität des Abblockkondensators C1 wesent­ lich größer sein als die Summe der Kapazitäten der Ent­ störkondensatoren CE2.1 und CE2.2, die den Bauteilen B2.1 und B2.2 zugeordnet sind. Auf die regelmäßige Anord­ nung zusätzlicher Abblockkondensatoren im Netzwerk der Stromversorgungsleiterbahnen L- und L+ kann weitgehend verzichtet werden. Ebenso ist es möglich, in Einzelfällen den Entstörkondensator CE wegzulassen.

Claims (4)

1. Anordnung zum Entstören von elektronischen Baugruppen, die mit aktiven Bauteilen bestückt sind, wobei die Leiterbahnen für die Stromversorgung an die betreffen­ den Anschlußpins aller Bauteile herangeführt sind, und zur Entstörung an verschiedenen Stellen der Baugruppe Kondensatoren vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bauteile (B) in Gruppen (G1-Gn) mit jeweils gleichen Eigenschaften als Störquelle oder mit glei­ chen Empfindlichkeiten als Störungsempfänger zusammen­ gefaßt und separat plaziert sind,
und daß die innerhalb dieser Baugruppe (z. B. G1) ge­ führten Stromversorgungsleiterbahnen (L+, L-) von den übrigen Stromversorgungsleiterbahnen getrennt sind und nur an einer vorbestimmten, zu einer anderen Gruppe (z. B. G2) führenden Stelle mit einem Ab­ blockkondensator (z. B. C1) überbrückt sind, dessen Kapazität wesentlich größer ist als die Summe der möglichst kleinen Kapazitäten der für einzelne Bau­ teile (B) vorgesehenen Entstörkondensatoren (z. B. CE1.1-CE1.4) dieser Gruppe (z. B. G1) und so di­ mensioniert ist, daß Störspannungen, bzw. Störströme nicht aus einer Gruppe (z. B. G1) austreten bzw. von dieser empfangen werden können.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen (G1-Gn) in Reihe geschaltet an einen Zweig von Stromversorgungsleiterbahnen (L+, L-) angeschlossen sind, wobei die Kapazität eines Abblock­ kondensators (C1) größer ist als die Kapazität aller nachfolgenden Abblockkondensatoren (z. B. C2, C3).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Polen eines Abblockkondensators (z. B. C1) zu den damit unmittelbar verbundenen Gruppen (z. B. G1 und G2) führenden Stromversorgungsleiterbahnen (L+, L-) Widerstände (z. B. R1.1-R1.4) eingeschleift sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (z. B. R1.1-R1.4) jeweils durch eine dünnere Ausführung der Stromversorgungsleiterbahnen (L+, L-) gebildet werden.