Tại sao chính xác là nó không khuyến khích khoảng cách máy bay mặt đất?

Thỉnh thoảng tôi nghe (và đọc) rằng việc chế tạo các mặt phẳng Gnd riêng biệt cho các bộ phận mạch kỹ thuật số và analog là không tốt. Tất cả đều được tóm tắt trong quy tắc này: "Đừng tách mặt phẳng Gnd, đừng tạo ra những khoảng trống trong đó." Thông thường điều này đến mà không có lời giải thích rõ ràng.

Cách giải thích gần nhất tôi có là liên kết này: http://www.hottconsultants.com/techtips/tips-slots.html . Tác giả chỉ ra rằng các dòng trở lại sẽ uốn quanh khoảng trống, sao cho diện tích bề mặt của dòng chảy lớn (biên của diện tích bề mặt đó được xác định bởi dòng 'khởi hành' và 'trở về'):

Dòng trở lại của các tín hiệu khác nhau được nén lại với nhau ở các góc của khoảng cách, dẫn đến đàm thoại chéo. Diện tích bề mặt lớn hơn của các vòng hiện tại sẽ phát ra và nhặt EMC.

Càng xa càng tốt. Tôi hiểu rằng không có tín hiệu nên được chuyển qua khoảng cách như vậy. Giả sử bạn giữ nguyên tắc đó trong đầu, liệu có còn tệ khi tạo khoảng trống trong mặt phẳng Gnd (ví dụ: tạo sự phân chia giữa các phần mạch tương tự và kỹ thuật số)?

Dòng trở lại tần số cao muốn theo dòng ngoài do độ tự cảm.

Nếu bạn buộc các dòng trở lại đi theo một con đường khác thì một vài điều tồi tệ sẽ xảy ra.

1. Bạn tạo một vòng lặp có thể nhận và truyền nhiễu từ.
2. Bạn giới thiệu thêm độ tự cảm trong đường dẫn tín hiệu có thể làm giảm tính toàn vẹn tín hiệu.

Lưu ý rằng tín hiệu kỹ thuật số có cạnh nhanh có thể tạo ra các tần số cao mạnh ngay cả khi tốc độ chuyển đổi thấp.

Cũng lưu ý rằng đường dẫn ra ngoài có thể không phải lúc nào cũng chỉ liên quan đến các bản nhạc, nó có thể nằm trong một thành phần. Ngay cả khi một thành phần có nguồn điện tương tự và kỹ thuật số và chân tiếp đất riêng biệt, vẫn có khả năng có một số tín hiệu vượt qua ranh giới bên trong chip.

OTOH ở dòng điện tần số thấp có các đường dẫn được xác định nguyên thủy bởi điện trở. Vì vậy, các mặt phẳng phân tách có thể là một kỹ thuật hữu ích để tác động đến dòng hồi lưu đường đi và tránh trở kháng chia sẻ.

Nếu bạn có chính xác một nơi mà tín hiệu đi qua ranh giới tín hiệu hỗn hợp sau đó tách mặt phẳng có ý nghĩa rất lớn, thì nó buộc các dòng trở lại tương tự ở phía bên tương tự và dòng trở lại kỹ thuật số ở lại phía kỹ thuật số.

Nếu bạn có nhiều vị trí mà tín hiệu cần phải vượt qua giới hạn tín hiệu hỗn hợp (ví dụ: nhiều ADC, nhiều chip chuyển đổi tương tự, v.v.) thì lợi ích của việc phân tách sẽ gây nghi ngờ hơn nhiều. Mỗi chip tín hiệu hỗn hợp cần một kết nối giữa hai mặt phẳng nhưng một khi bạn đặt nhiều kết nối giữa các mặt phẳng, bạn sẽ mất rất nhiều lợi ích của việc tách chúng ở vị trí đầu tiên.

Lý do rất giống với xu hướng tách rời khỏi nền tảng phân chia cho kỹ thuật số & tương tự. Đó là tất cả về hiện tại trở lại

Thực tế đã có một xu hướng từ các mặt phẳng phân chia và thay vào đó tập trung vào phân tách vị trí VÀ xem xét cho đường dẫn hiện tại trở lại.

• Không tách mặt phẳng mặt đất, sử dụng một mặt phẳng rắn dưới cả hai phần tương tự và kỹ thuật số của bảng
• Sử dụng máy bay mặt đất diện tích lớn cho đường trở về dòng trở kháng thấp
• Giữ trên 75% diện tích bảng cho mặt phẳng mặt đất
• Các mặt phẳng nguồn tương tự và kỹ thuật số
• Sử dụng máy bay mặt đất rắn bên cạnh máy bay điện
• Định vị tất cả các thành phần và đường tương tự trên mặt phẳng nguồn tương tự và tất cả các thành phần và đường kỹ thuật số trên mặt phẳng nguồn kỹ thuật số
• Không định tuyến dấu vết trên phần tách trong các mặt phẳng công suất, trừ khi nếu dấu vết phải đi qua phần tách mặt phẳng công suất phải nằm trên các lớp liền kề với mặt phẳng đất
• Hãy suy nghĩ về nơi và làm thế nào dòng chảy trở lại mặt đất đang thực sự chảy
• Phân vùng PCB của bạn với các phần tương tự và kỹ thuật số riêng biệt
• Đặt linh kiện đúng cách

Danh sách kiểm tra thiết kế tín hiệu hỗn hợp

• Phân vùng PCB của bạn với các phần tương tự và kỹ thuật số riêng biệt.
• Đặt linh kiện đúng cách.
• Gắn kết phân vùng với bộ chuyển đổi A / D.
• Đừng tách mặt phẳng mặt đất. Sử dụng một mặt phẳng rắn dưới cả hai phần tương tự và kỹ thuật số của bảng.
• Định tuyến tín hiệu kỹ thuật số chỉ trong phần kỹ thuật số của bảng. Điều này áp dụng cho tất cả các lớp.
• Định tuyến tín hiệu tương tự chỉ trong phần tương tự của bảng. Điều này áp dụng cho tất cả các lớp.
• Các mặt phẳng nguồn tương tự và kỹ thuật số.
• Không định tuyến dấu vết trên sự phân chia trong các mặt phẳng sức mạnh.
• Các dấu vết phải đi qua mặt phẳng phân chia phải nằm trên các lớp liền kề với mặt phẳng rắn.
• Hãy suy nghĩ về nơi và làm thế nào các dòng trở lại mặt đất đang thực sự chảy.
• Sử dụng kỷ luật định tuyến.

Hãy nhớ chìa khóa để bố trí PCB thành công là phân vùng và sử dụng kỷ luật định tuyến, chứ không phải cách ly các mặt phẳng. Hầu như luôn luôn tốt hơn khi chỉ có một mặt phẳng tham chiếu (mặt đất) cho hệ thống của bạn.

(dán từ các liên kết dưới đây để lưu trữ)

www.e2v.com/content/uploads/2014/09/Board-Layout.pdf

http://www.hottconsultants.com/pdf_files/june2001pcd_mixedsignal.pdf

Ưu tiên số 1 là đặt công cụ vào đúng vị trí trên bảng của bạn.

Ví dụ: nếu bạn có đầu nối nguồn ở bên trái, bộ điều khiển động cơ và đầu nối đầu ra của nó ở bên phải và các bit analog nhạy cảm ở giữa, bạn sẽ có một khởi đầu không tốt.

Tốt hơn nên đặt đầu nối nguồn ngay bên cạnh đầu ra dòng điện cao, điều này làm cho dòng điện cao chảy tự nhiên theo cách giúp công việc của bạn dễ dàng hơn.

Ngoài ra IMO tốt nhất là sử dụng các mặt phẳng phân chia (AGND, DGND), sau đó đặt tất cả các thành phần lên mặt phẳng tương ứng, cuối cùng ... loại bỏ phân tách và biến nó thành một mặt phẳng rắn. Điều này buộc bạn phải thực hiện một vị trí tốt.

Đối với phần còn lại, câu hỏi này ít nhiều giống nhau, tôi khuyên bạn nên đọc câu trả lời.

Đây là một chủ đề khó khăn thường với thông tin mâu thuẫn. Một ví dụ phổ biến khi điều này xuất hiện là khi đặt đồng cho bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số. Thông thường các bảng dữ liệu chỉ định giữ cho mặt đất tương tự tách biệt khỏi phần kỹ thuật số và chỉ buộc chúng lại với nhau tại một điểm. Các bảng dữ liệu thường chỉ định rằng độ chính xác được chỉ định chỉ có thể đạt được khi chip được nối đất theo cách này.

Nếu toàn bộ bo mạch là một chip AtoD thì điều này sẽ dễ dàng nhưng khi bạn bắt đầu trộn DtoA, Op amps, bộ so sánh và mạch kỹ thuật số, điều này nhanh chóng trở nên không thực tế.

Tôi sẽ không thử lại những gì người khác đã nói về thực hành bố trí tốt. Tương tự như các điện trở song song, dòng điện sẽ chạy trong đường điện trở nhỏ nhất. Ở tần số cao, độ tự cảm của bảng có thể đóng góp phản ứng đáng kể. Đường phản ứng ít nhất cho dòng trở về sẽ ở ngay bên dưới dấu vết tín hiệu trong mặt phẳng đất.

Khi có các khoảng trống trong mặt phẳng mặt đất, dòng trở lại phải đi một đường dài hơn trở lại nguồn dẫn đến một vòng lặp lớn hơn và độ tự cảm cao hơn.

Để biết thêm thông tin chi tiết về chủ đề này, tôi muốn giới thiệu Kỹ thuật tương thích điện từ của Henry W. Ott. Đây là kinh thánh về EMC.