Scharfe Ecken in Leiterplattenspuren

Warum hat eine typische Leiterplatte immer abgerundete Bahnen? Welchen Schaden kann eine scharfkantige Leiterbahn anrichten? Bitte erkläre!

Dies ist eine gute Frage, da die Standardantwort für 99% der Anwendungen in der Regel falsch ist. Die Standardantwort lautet: Um Reflexionen und andere Probleme mit Hochfrequenzsignalen zu vermeiden.

Bei der Standardantwort wird davon ausgegangen, dass Sie es mit sehr hochfrequenten Signalen zu tun haben - Signalen mit einer Wellenlänge, die klein genug ist, um ein paar Mal in Ihre Spur zu passen. Wenn Sie ein solches Signal als Welle betrachten, wenn es auf das Ende einer Kurve oder einer 90-Grad-Ecke trifft, wird es zurückgeworfen und verursacht eine destruktive Interferenz mit sich selbst, wodurch das Signal gedämpft wird.

Fast alle Signale, die Sie jemals über eine Leiterplatte leiten werden, sind entweder Gleichspannungssignale oder - im Hinblick auf diese Art von Problemen - sehr niederfrequent. Sogar 1MHz ist eine sehr niedrige Frequenz und Sie werden nicht auf solche Probleme stoßen. Ab 100 MHz treten Routing-Probleme auf. Ein gutes Beispiel für Signale, die in dieser Hinsicht von einem sauberen Layout profitieren, sind serielle Busse: PCIe, USB 2.0+ usw.

Dies bedeutet nicht, dass es empfehlenswert ist, überall scharfe Ecken zu machen. Es gibt eine Reihe von Gründen, warum Sie sogar Gleichstromsignale und im Grunde alle Routings mit schönen 45-Grad-Winkeln oder abgerundeten Ecken wünschen:

• Zunächst Board Area Use. 90-Grad-Winkel oder noch schlimmer: Mehr als 90-Grad-Ecken verursachen immer längere Spuren (höhere Impedanz, mehr Kupferverbrauch) als Spuren, die versuchen, sich um Hindernisse zu schlängeln. Und häufig ist die Größe Ihrer Platine begrenzt, sodass Sie möglichst viel Fläche für die eigentlichen Komponenten verwenden möchten, nicht für die Spuren dazwischen.
• Sauberkeit. Ein sauberes, ansprechendes Board-Layout ist einfacher zu optimieren, zu übertragen und Fehler zu beheben.
• Herstellbarkeit. Dies ist weitaus weniger bedenklich als in der Vergangenheit, sollte aber dennoch berücksichtigt werden, wenn Sie einen Prototyp für eine handgeätzte oder gefräste Leiterplatte planen. Scharfe Ecken neigen dazu, sich beim Fräsen zu lösen oder bei der Verwendung von rohen manuellen Ätzmethoden zu unterätzen. Fließende Linien sind einfacher herzustellen.

Wenn Sie jedoch wissen, was Sie tun, zögern Sie nicht, scharfe Ecken zu verwenden, wenn Sie diese benötigen. Wie immer gilt: Strenge Regeln gelten für Anfänger und Dumme. Wenn Sie wissen, was Sie tun, wissen Sie, wann es in Ordnung ist, von den Regeln abzuweichen.