Anel de aterramento - bom ou ruim?

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Aqui estão dois roteiros:

primeiro roteamento

segundo roteamento

Qual é melhor? Por um lado, o primeiro é ruim porque o anel de aterramento é uma bobina de uma volta; portanto, a corrente de indução será exibida. Por outro lado, o segundo é ruim porque o potencial nos pontos opostos do plano de terra será diferente quando a corrente for grande. Estou confuso.


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Respostas:

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O anel dividido é preferível. Um anel que percorre toda a volta age como uma antena em loop ou pode atuar como um enrolamento fechado de um transformador. A antena em loop pode irradiar ou captar interferência eletromagnética e, se atuar como um enrolamento primário do transformador, os circuitos ao redor do microcontrolador no meio podem atuar como enrolamentos secundários e sofrer influência.

No entanto, os melhores aviões terrestres do mundo não resolverão todos os problemas. Em algum lugar, é necessário atravessar eletricamente a fronteira com seus sinais (exceto se você estiver usando acopladores ópticos). Toda a idéia de dividir sua placa em uma área limpa e suja só faz sentido se você tiver os drivers para os sinais sujos na área suja. Portanto, é importante considerar como são as interfaces entre as áreas limpas e sujas. Se, por exemplo, você aciona o sinal de dentro da sua área limpa e o retorno do solo do lado de fora, você não ganha nada. Sua ideia funcionará apenas se o sinal "quente" e o caminho de retorno não formarem um loop em uma área grande como esta (não importa se o anel está dividido ou não):

Má ideia, motorista

Eis por que este exemplo é uma péssima idéia - considere o caminho de retorno tm . Observe o loop gigante pelo qual a corrente está viajando e, mais importante, observe como a sujeira é puxada diretamente para o coração da área limpa:

  • Aumentando a produção Loop_Hi_Driver_Clean

  • Reduzindo a saída Loop_Lo_Driver_Clean

Com um driver externo do lado de fora (terra suja), você tem um pequeno sinal de direção cruzando as áreas entre o microcontrolador e o driver, e o sinal de corrente mais alta será forçado a permanecer no circuito dentro da área suja. A desvantagem é alguma oscilação entre as tensões de terra locais no microcontrolador e no driver, mas elas podem ser mantidas pequenas quando capacitores de desvio apropriados são usados ​​em todos os lugares em que você espera picos ou transientes rápidos e no terminal de entrada.

Driver na saída

Agora, os loops criados pela corrente "suja" são pequenos e, o mais importante, permanecem onde pertencem. Eles ficam assim para ...

  • ... aumentando a produção Loop_Dirty_Hi

  • ... e baixo Loop_Dirty_Lo

(Os loops são mostrados apenas para transientes ao conduzir cargas capacitivas. É claro que grandes correntes CC terão que ser fornecidas a partir da entrada, mas elas não machucam tanto em termos de EMI e a única coisa com que se preocupar com diferentes as terras locais no microcontrolador e no terminal driver / saída são a resistência DC ao cobre do seu suprimento e das redes GND.)

zebonauta
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Que resposta incrível! É disso que trata este site. Obrigado por isso. As imagens tornaram muito intuitivo de entender! Eu só tenho uma pequena pergunta: você recomendaria ter um terreno 'sujo' separado sempre que houver sinais saindo do circuito? Mesmo que os sinais não alta corrente e apenas algo como SPI etc.
Saad
@Saad - Os planos de terra são frequentemente recomendados nas notas de aplicação como uma cura para qualquer problema EMI, o que não é. Dividir seus planos de terra como neste exemplo (sujo / limpo) pode ser uma opção para impedir que correntes pesadas (picos) fluam através de uma parte de condicionamento do sinal do sensor do seu circuito. No entanto, para uma interface (como SPI), você pode introduzir salto de terra; portanto, nesse caso, um bom roteamento pouco indutivo para suprimento, sinais e terra provavelmente seria a melhor escolha. É realmente diferente se você acionar solenóides, capacitores grandes ou uma interface.
Zebonaut
Obrigado! Portanto, para uma boa e baixa circuidade indutiva para suprimento e aterramento, opto por um vcc e um plano de aterramento em uma placa de 4 camadas. Para reduzir a indutividade dos sinais, devo usar traços curtos? E, é claro, possui desacoplamento adequado nos pinos de alimentação / terra.
Saad
@ Saad - praticamente como você diz. Você pode até colocar seus sinais de uma maneira controlada por impedância (também conhecida como linhas de tira), mas isso poderia expor esta discussão sobre como usar planos de terra separados.
Zebonaut
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@Saad - Alguns leitura adicional: analog.com/library/analogdialogue/archives/43-09/... (relatório de aplicação Bom em planos de terra, guardando e layout controlado por impedância)
zebonaut
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Esta pode ser uma solução:

insira a descrição da imagem aqui

Ele aprimora sua segunda opção, pois mantém as conexões com o conector de alimentação o mais curtas possível, dada a localização dos conectores de sinal.

Sua primeira opção pode não ser tão ruim, no entanto. Você provavelmente terá um fluxo de corrente semelhante ao daqui: caminho de alimentação e retorno na parte superior e um par na parte inferior. Você só teria um loop se sua energia fosse para o topo e o caminho de retorno para o fundo. E mesmo assim a interferência será limitada, a menos que você use correntes altas em altas frequências. Nesse caso, eu consideraria um layout completamente diferente, com conexões muito mais curtas.

stevenvh
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