Estou tentando entender os efeitos dos preenchimentos de vazamento de polígono quando podem ocorrer transições de linha de alta velocidade. Considere o exemplo de caso fabricado abaixo:
Neste exemplo, as faixas (coloridas em azul claro) foram colocadas o mais afastadas possível à esquerda do quadro, mas tiveram que ser aproximadas para encaixar nos grandes orifícios das almofadas. O preenchimento vermelho é o derramamento de polígono no solo. Observe que este é um exemplo fabricado que tem muitos outros problemas não relacionados à minha pergunta.
Por razões de argumento, todas as linhas são de extremidade única (como UART, SPI, I²C, etc.) e podem ter tempos de transição de 1 a 3 ns. Existe um plano de aterramento contínuo abaixo (distância de 0,3 mm), mas minha pergunta é especificamente sobre o vazamento do solo no topo.
No caso C, o vazamento do polígono foi capaz de penetrar em um local com espaço suficiente para colocar um segundo via conexão, para que o traçado do solo seja adequadamente conencido ao plano abaixo. No entanto, nos casos A, B, D e E, o vazamento foi feito o mais longe possível, sem espaço para as vias, deixando GND "dedos".
O que eu gostaria de saber, desconsiderando outras considerações de roteamento, é se os "dedos" A, B, D e E devem ser removidos ou talvez contribuam para reduzir a interferência entre as faixas. Estou preocupado que o ruído do solo possa tornar essas "antenas" boas antenas e produzir EMI indesejados. Mas, ao mesmo tempo, reluto em removê-los para o possível benefício de diafonia que possam ter.
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Para um exemplo de caso diferente, considere esta figura:
A expulsão de cada IC impõe uma realidade em que muitos desses dedos são inevitáveis, exceto se nos livrarmos do vazamento de GND inteiramente nessa seção. O último é a coisa certa a fazer? O vazamento de GND é benéfico ou bastante inócuo, desde que seja um preenchimento de GND?
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Respostas:
Eles devem ser removidos porque, como realmente não ajudam, e muito possivelmente, pioram as coisas.
Sua preocupação parece ser diafonia. Então, vamos falar sobre isso por um segundo.
Diafonia é quando os campos (elétricos ou magnéticos) de um sinal (traço) interagem ou cruzam outro sinal (traço).
É assim que os sinais típicos se parecem na visualização "campos".
Você combate a diafonia de algumas maneiras.
Afaste os sinais. Isso reduzirá a interação / interseção dos campos do agressor com a vítima. Os campos ainda estão lá, mas você é apenas uma ponta a ponta.
Aproxime seu plano de referência. Os campos que procuram estão procurando seu local de referência. Esse é o caminho de menor impedância para isso. As linhas de campo se espalham o suficiente para encontrar seu caminho de baixa impedância. Se você aproximar o avião, ele será muito mais apertado.
Agora, se você possui uma placa de 2 camadas e não pode torná-la mais fina (para aproximar as duas camadas), resta as opções 1 e 2. No entanto, você pode "meio que classificar" a opção nº 3 em uma placa de duas camadas, roteando um traço de aterramento em paralelo com o sinal por todo o comprimento do sinal. Os campos estarão lá, então por que não controlar com qual "sinal" os campos interagem.
Isto é o que você estava tentando fazer com o derramamento do solo na camada superior. Para que seja eficaz, ele precisa ser o comprimento inteiro (ou o mais próximo possível) do sinal (basicamente seguindo-o como uma sombra). Portanto, os dedos A, B, D, E são ineficazes e podem piorar as coisas ao serem uma antena remota, mas C é o único um tanto bom, na minha opinião. Não é completamente eficaz para o sinal, mas não vai piorar as coisas.
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Foi aqui que você errou. I2C e UART rodam a alguns MHz no mais rápido. O SPI pode ser executado em talvez 10 MHz. Não há necessidade de tempos de transição tão rápidos quanto 3 ns. Você se poupará de muita dor ao diminuir a velocidade. A maneira mais fácil de fazer isso é adicionar resistência de série aos drivers dos esquemas monodirecionais (UART, SPI). Para I2C, você pode aumentar a resistência à tração para diminuir os tempos de subida. Para diminuir o tempo de queda, você precisará apenas usar um driver mais fraco (nenhum dispositivo I2C criado para esse fim deve produzir tempos de queda tão rápidos assim).
Remova eles.
Eles só vão reduzir a diafonia se você encontrar espaço para colocar vias neles para amarrá-los ao plano de terra embaixo deles e mantê-los em 0 volts ao longo de todo o seu comprimento. E mesmo isso é arriscado. Mais distância entre as faixas é a melhor maneira de reduzir a diafonia.
Absolutamente correto.
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