Qual é a melhor maneira de conectar os planos de terra?
Eu sei que os planos de terra são conectados juntos em vários locais, a fim de manter um GND de baixa impedância em toda a placa e fornecer um caminho de retorno para os sinais.
Mas, além da via muito próxima a todos os capacitores de desacoplamento,
Vi layouts em que muitas vias são adicionadas com um padrão de grade, com um espaçamento de 1/20 do comprimento de onda máximo na placa.
Em outras placas, as vias são colocadas ao longo dos traços (como " Colocação de vias para conectar planos de solo ").
Eu vi as vias espalhadas aleatoriamente.
Há também uma combinação: Vias ao longo das linhas + espalhadas aleatoriamente nos planos GND.
Existem diferenças visíveis?
O que eu gostaria de alcançar é boa integridade do sinal, baixa radiação e um bom desacoplamento da fonte de alimentação.
Respostas:
Não existe um.
Dito isto, há algo que eu reuni ao longo do tempo. O que você faz com os planos terrestres depende muito do que você está tentando fazer. Você pode estar tentando fornecer caminhos de baixa impedância ou isolar uma área da outra, ou pode tentar lidar com a EMI.
Certamente, há uma penalidade de desempenho por fazer algo errado, mas você pode não se importar, a menos que esteja lidando com circuitos de alta frequência ou com trabalho analógico de precisão. O número de bits flutuantes da leitura do ADC com entradas aterradas ou a pureza espectral de um sinal de RF medido por um analisador de espectro lhe dirá o quanto você está errado em qualquer projeto. Geralmente, é impossível acertar 100% (especificação da folha de dados), a menos que você tenha um sistema tão simples quanto seus circuitos de teste.
Os problemas de conexão à terra mais complicados têm a ver com frequências de RF e com sinais fracos ou que passam por traços suscetíveis ao acoplamento EMI nessa frequência. Nas frequências de microondas, um centímetro é suficiente para criar uma antena muito eficaz e mexer nas coisas. Lembro-me de que um professor meu me disse uma vez que, quando ele trabalhava na indústria, eles deixavam muitos pontos em que dois motivos poderiam ser interligados, e então um engenheiro testava cada um deles um por um para ver o que dava a melhor performance. Eles estavam trabalhando com circuitos de alta frequência (microondas).
Normalmente, existem três tipos de 'plano de terra', como elementos que você gostaria de abreviar.
Aviões reais. Por algum motivo ou outro, você tem muitos deles e deseja conectá-los. Esta é provavelmente a ocorrência mais comum do problema na execução dos circuitos do moinho.
Rastreamentos de terra / guarda que estão funcionando junto com linhas de sinal que podem estar fornecendo um caminho de retorno, protegendo um sinal de alta frequência ou um sinal ligado a / de uma fonte ou coletor de alta impedância. Isso pode ser para evitar vazamento de sinal ou para impedir o acoplamento EMI.
Múltiplos planos de solo que são realmente o mesmo solo.
Para começar, você deve entender que não existe realmente um fundamento universal e também que diferentes bases no mesmo circuito não são necessariamente a mesma base. Um exemplo típico que você encontrará é uma folha de dados de um ADC que fala sobre bases analógicas e digitais. Isso é para garantir que o circuito digital tão barulhento não mexa com o ADC de alta resolução pelo qual você pagou extra. Diferentes tipos de circuitos têm características diferentes quando se trata de interação com o solo. Como os circuitos digitais são caracterizados por um pico repentino de corrente em cada relógio, eles tendem a ser particularmente barulhentos na frequência do relógio e, posteriormente, nos harmônicos e sub-harmônicos. Os capacitores de desvio devem lidar com isso,
Da mesma forma, os aterramentos de energia tendem a ser barulhentos porque cargas como motores e solenóides tendem a ser barulhentos, devido aos efeitos da comutação ou coisas como PWM. As altas correntes envolvidas e a resistência finita do aterramento (mesmo um pedaço de cobre tem alguma resistência) significa que os transitórios que aparecem no aterramento tendem a ser maiores. Às vezes, é alto o suficiente para estragar completamente as medições do codificador enquanto controla um motor, por exemplo.
O objetivo, então, é isolar esses motivos da melhor maneira possível. Isso significa que eles não se sobrepõem. Você não coloca o terra analógico no topo e o digital no fundo. Tudo a ver com o analógico vai com o aterramento analógico, e tudo com o digital vai com o aterramento digital em áreas separadas do PCB. Quando o objetivo é o isolamento, você conecta os planos em um único ponto. Mais de um ponto pode ser desastroso, pois leva a loops de corrente e, portanto, problemas EMI e antenas não intencionais. O ponto em que todos os aterram está em curto é geralmente referido como o ponto de aterramento em estrela do circuito e é o mais próximo possível de um aterramento amplo. Geralmente, estes devem ser curtos o mais próximo e centralmente possível de um local onde os dois circuitos interagem, geralmente um ADC ou DAC. Em projetos verdadeiramente aleatórios, você os encurtava perto do suprimento e orava pelo melhor. Este é o tipo 1.
No tipo 2, você tem algum tipo de rastreamento. Se o rastreamento estiver no chão, provavelmente você está preocupado com o EMI e não com o vazamento. No caso de vazamento, convém dirigir o guarda perto do nível do sinal. Nos dois casos, você deseja que a proteção seja a menor impedância possível à fonte. Isso significa várias vias caindo para o plano de terra em intervalos regulares, se o traço precisar ser aterrado.
A terceira e um pouco menos exótica variedade, e realmente é apenas o tipo de óbvio. Isso tem a ver com as vias que levam as tampas de desacoplamento ao solo ou as vias aleatórias que encurtam os planos de solo superior e inferior. Depois de criar um terreno estelar e isolar as diferentes áreas, você deseja que cada terreno seja o mais uniforme possível. Por exemplo, você não deseja que exista uma diferença de potencial mensurável entre dois cantos do plano de aterramento analógico. Você faz isso fornecendo um caminho de baixa impedância ao solo estelar - cada pino ou bloco que precisa ser aterrado vai para o plano, o que fornece um tiro direto para o ponto terra estelar. Ter o avião tem a vantagem adicional de fornecer um caminho de retorno sob cada traço de sinal, o que evita a formação de loops de corrente que podem atuar como antenas. Nos casos em que o plano de terra deve ser quebrado, mas você precisa ter um caminho de retorno, você forneceria uma rota alternativa por outra camada. Se você tiver vários planos com terra na mesma área (nota: eles devem ser a mesma terra), as vias periódicas podem ajudar a reduzir um pouco a impedância.
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