Làm thế nào để kết nối các mặt phẳng với nhau


11

Cách tốt nhất để kết nối các mặt phẳng với nhau là gì?

Tôi biết rằng các mặt phẳng mặt đất được kết nối với nhau tại nhiều vị trí để giữ GND trở kháng thấp trên toàn bộ bảng và cung cấp đường dẫn trở lại cho các tín hiệu.

Nhưng, ngoài việc đặt rất gần với mọi tụ điện tách rời,

  • Tôi đã thấy các bố cục trong đó rất nhiều vias được thêm vào với một mẫu lưới, với khoảng cách là 1/20 của bước sóng tối đa trên bảng.

  • Trên các bảng khác, vias được đặt dọc theo dấu vết (như " Vị trí của Vias để kết nối các mặt phẳng mặt đất ").

  • Tôi đã thấy vias rải rác ngẫu nhiên.

  • Ngoài ra còn có sự kết hợp: Vias dọc theo các dòng + rải rác ngẫu nhiên trên các mặt phẳng GND.

Có sự khác biệt đáng chú ý?

Những gì tôi muốn đạt được là tính toàn vẹn tín hiệu tốt, bức xạ thấp và nguồn cung cấp năng lượng tốt.


3
Chính xác thì ứng dụng của bạn là gì và tần suất bạn đang làm việc là bao nhiêu?
abdullah kahraman

Một bộ điều khiển nhiệt. Nó có MCU ở 70Mhz và nó phải chuyển đổi tải ở tần số rất thấp (một lần chuyển đổi mỗi phút).
Blup1980

Hãy xem câu hỏi này và câu trả lời của nó, và nếu nó không giải quyết được câu hỏi của bạn, hãy quay lại và tinh chỉnh câu hỏi của bạn ở đây với các chi tiết bổ sung.
Dave Tweed

Đó là câu hỏi tôi đã trích dẫn trong câu hỏi của mình: "Vị trí của Vias để kết nối các mặt phẳng mặt đất". Nó là cụ thể cho các đường truyền đồng phẳng. Tôi đang nói về các quy tắc chung để kết nối máy bay với nhau. Bất kể ứng dụng.
Blup1980

Câu trả lời:


13

Không có cái nào cả.

Điều đó nói rằng, có một số điều tôi đã thu thập theo thời gian. Những gì bạn làm với máy bay mặt đất phụ thuộc rất nhiều vào những gì bạn đang cố gắng làm. Bạn có thể đang cố gắng cung cấp các đường dẫn trở kháng thấp hoặc bạn có thể đang cố gắng cách ly khu vực này với khu vực khác hoặc bạn có thể đang cố gắng đối phó với EMI.

Chắc chắn có một hình phạt hiệu suất cho việc làm sai, nhưng bạn có thể không thực sự quan tâm trừ khi bạn xử lý các mạch tần số cao hoặc công việc tương tự chính xác. Số lượng bit dao động của việc đọc ADC với các đầu vào được nối đất hoặc độ tinh khiết phổ của tín hiệu RF được đo bằng máy phân tích phổ sẽ cho bạn biết bạn đã sai như thế nào với bất kỳ thiết kế nào. Nói chung, không thể có được nó đúng 100% (thông số kỹ thuật) trừ khi bạn có một hệ thống đơn giản như các mạch thử nghiệm của họ.

Các vấn đề kết nối mặt đất phức tạp nhất phải thực hiện với tần số RF và với các tín hiệu yếu hoặc đang truyền qua các dấu vết dễ bị ghép EMI ở tần số đó. Ở tần số vi sóng, một centimet là đủ để tạo ra một ăng ten rất hiệu quả và gây rối với mọi thứ. Tôi nhớ một giáo sư của tôi đã từng nói với tôi rằng khi anh ta làm việc trong ngành, họ sẽ để lại rất nhiều điểm mà hai căn cứ có thể được rút ngắn lại với nhau, và sau đó một kỹ sư sẽ kiểm tra từng người một để xem cái nào đưa ra hiệu suất tốt nhất. Họ đã làm việc với các mạch tần số cao (lò vi sóng).

Thông thường, có ba loại "mặt phẳng mặt đất" giống như các yếu tố bạn muốn rút ngắn.

  1. Máy bay mặt đất thật. Vì lý do này hay lý do khác, bạn có nhiều người trong số họ và bạn muốn kết nối họ lại với nhau. Đây có lẽ là sự cố phổ biến nhất xảy ra trong quá trình chạy các mạch nghiền.

  2. Dấu vết mặt đất / bảo vệ đang chạy cùng với các đường tín hiệu có thể đang cung cấp đường trở về, bảo vệ tín hiệu tần số cao hoặc bị ràng buộc đến / từ nguồn hoặc trở kháng cao. Điều này có thể là để ngăn chặn rò rỉ tín hiệu hoặc để ngăn chặn khớp nối EMI.

  3. Nhiều mặt phẳng thực sự là cùng một mặt đất.

Để bắt đầu, bạn nên hiểu rằng thực sự không có một nền tảng phổ quát, và cũng có những căn cứ khác nhau trong cùng một mạch không nhất thiết phải cùng một mặt đất. Một ví dụ điển hình mà bạn bắt gặp là một biểu dữ liệu cho một ADC nói về cơ sở kỹ thuật số và tương tự. Điều này là để đảm bảo rằng mạch kỹ thuật số quá ồn ào không gây rối với ADC độ phân giải cao mà bạn đã trả thêm tiền. Các loại mạch khác nhau có các đặc điểm khác nhau khi nói đến tương tác của chúng với mặt đất. Vì các mạch kỹ thuật số được đặc trưng bởi sự tăng đột biến của dòng điện ở mỗi đồng hồ, chúng có xu hướng đặc biệt nhiễu ở tần số xung nhịp, và sau đó là sóng hài và sóng hài phụ. Bỏ qua các tụ điện được cho là để đối phó với điều này,

Tương tự, cơ sở năng lượng có xu hướng ồn ào vì các tải như động cơ và solenoids có xu hướng ồn, do ảnh hưởng của giao hoán hoặc những thứ như PWM. Dòng điện cao liên quan và điện trở đất hữu hạn (thậm chí một đoạn đồng có một số điện trở) có nghĩa là các quá độ hiển thị trên mặt đất có xu hướng cao hơn. Đôi khi đủ cao để hoàn toàn làm hỏng các phép đo bộ mã hóa của bạn trong khi điều khiển động cơ chẳng hạn.

Mục tiêu, sau đó, là để cô lập những căn cứ này tốt nhất bạn có thể. Điều đó có nghĩa là chúng không chồng chéo lên nhau. Bạn không đặt mặt đất tương tự lên trên cùng và mặt đất kỹ thuật số ở phía dưới. Tất cả mọi thứ để làm với analog đều đi với mặt đất tương tự, và mọi thứ phải làm với kỹ thuật số đi với mặt đất kỹ thuật số trong các khu vực riêng biệt của pcb. Khi mục tiêu là sự cô lập, bạn kết nối các mặt phẳng lại với nhau tại một điểm duy nhất. Nhiều hơn một điểm có thể là thảm họa vì nó dẫn đến các vòng lặp hiện tại và do đó các vấn đề EMI và ăng ten ngoài ý muốn. Điểm mà tất cả các căn cứ được rút ngắn thường được gọi là điểm mặt đất của mạch và gần như bạn sẽ đi đến một mặt đất rộng mạch. Nói chung, những cái này nên được rút ngắn càng gần và tập trung càng tốt đến một nơi mà hai mạch tương tác, thường là ADC hoặc DAC. Trong các thiết kế thực sự khó hiểu, bạn sẽ rút ngắn chúng gần nguồn cung cấp và cầu nguyện cho điều tốt nhất. Đây là loại 1.

Trong loại 2, bạn có một số loại dấu vết bảo vệ. Nếu dấu vết ở dưới đất, thì có lẽ bạn lo lắng về EMI và không bị rò rỉ. Trong trường hợp rò rỉ, bạn muốn lái bảo vệ ở gần mức tín hiệu. Trong cả hai trường hợp này, bạn muốn bộ bảo vệ có trở kháng càng thấp đối với nguồn càng tốt. Điều này có nghĩa là nhiều vias rơi xuống mặt phẳng mặt đất đều đặn, nếu dấu vết được nối đất.

Sự đa dạng thứ ba và có phần ít kỳ lạ hơn, và thực sự là loại chỉ nêu rõ ràng. Điều này có liên quan đến việc các vias lấy mũ tách rời xuống đất hoặc các vias ngẫu nhiên rút ngắn các mặt phẳng trên và dưới mặt đất. Khi bạn đã tạo một mặt đất sao và cách ly các khu vực khác nhau, bạn muốn mỗi mặt đất phải đồng nhất nhất có thể. Ví dụ, bạn không muốn có sự khác biệt tiềm năng có thể đo được giữa hai góc của mặt phẳng tương tự. Bạn làm điều này bằng cách cung cấp một đường trở kháng thấp đến mặt đất sao - mỗi pin hoặc miếng đệm cần được nối đất đi đến mặt phẳng cung cấp cho nó một cú bắn thẳng đến điểm mặt đất sao. Có mặt phẳng có thêm lợi thế là cung cấp đường dẫn trở lại dưới mỗi dấu hiệu tín hiệu, giúp tránh các vòng lặp hiện tại hình thành có thể đóng vai trò là ăng ten. Trong trường hợp máy bay mặt đất phải bị phá vỡ, nhưng bạn cần có một đường dẫn trở lại, bạn sẽ cung cấp một tuyến đường thay thế thông qua một lớp khác. Nếu bạn có nhiều mặt phẳng có mặt đất trong cùng một khu vực (lưu ý: chúng phải cùng mặt đất), vias định kỳ có thể giúp giảm trở kháng một chút.


Cảm ơn câu trả lời sâu sắc! Nhưng về loại 1 của bạn: Điều gì nối với dòng trở lại của các dấu vết kết nối mọi thứ trên các đảo GND khác nhau? Dòng trở về tốc độ cao thường nằm dưới dấu vết sẽ phải rời khỏi dấu vết, tạo một vòng lặp bổ sung bằng cách sử dụng kết nối một điểm và quay lại dấu vết ở phía bên kia của vết cắt. Đúng?
Blup1980

1
Thông thường, bạn không nên có dấu vết băng qua các đảo mặt đất. Nếu bạn làm như vậy, bạn nên làm cho chúng giao nhau tại kết nối điểm duy nhất, giữ lại mặt đất dưới chúng. Nếu bạn có một ví dụ cụ thể, tôi có thể cố gắng xây dựng với ví dụ.
Chintalagiri Shashank
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.