Düzgün atlama ve topraklama, ne yazık ki, iyi öğretilmemiş ve iyi anlaşılmayan konulardır. Aslında iki ayrı konu var. Bypassing hakkında soru soruyorsunuz, ancak aynı zamanda dolaylı olarak topraklanmaya başladınız.
Çoğu sinyal sorunu için ve bu durum istisna değildir, hem zaman alanında hem de frekans alanında bunları göz önünde bulundurmaya yardımcı olur. Teorik olarak ikisini de analiz edebilir ve matematiksel olarak diğerine dönüştürebilirsiniz, ancak her biri insan beynine farklı görüşler verir.
Dekuplaj, mevcut çizimdeki çok kısa vadeli değişikliklerden gelen voltajı düzeltmek için yakın bir enerji rezervuarı sağlar. Güç kaynağına geri giden çizgiler bazı endüktanslara sahiptir ve güç kaynağının daha fazla akım üretmeden önce voltaj düşüşüne yanıt vermesi biraz zaman alır. Tek bir tahtada genellikle birkaç mikrosaniye (biz) veya onlarca kişiyi yakalayabilir. Bununla birlikte, dijital çipler akımlarını sadece birkaç nanosaniye (ns) olarak büyük miktarda çekebilir. Dekuplaj kapağı dijital çip gücüne yakın olmalı ve topraklama işini yapmalıdır, aksi takdirde bu uçlardaki indüktans, ana güç beslemesi yakalanmadan hızlı bir şekilde ekstra akım sağlama yolunda ilerler.
Bu zaman alanı görünümüydü. Frekans alanında dijital yongalar güç ve topraklama pinleri arasında AC akım kaynaklarıdır. DC'de güç, ana güç kaynağından gelir ve her şey yolundadır, bu yüzden DC'yi görmezden geleceğiz. Bu akım kaynağı, çok çeşitli frekanslar üretir. Frekansların bazıları o kadar yüksektir ki, nispeten uzun yollarda bulunan küçük endüktans, ana güç kaynağına giden önemli bir empedans olmaya başlar. Bu, bu yüksek frekansların, ele alınmadıkça yerel voltaj dalgalanmalarına neden olacağı anlamına gelir. Baypas kapağı, bu yüksek frekanslar için düşük empedans şöntüdür. Yine, bypass kapağına giden uçlar kısa olmalıdır, aksi halde endüktansları çok yüksek olur ve yonga tarafından üretilen yüksek frekans akımını kısaltan kapasitör yoluna girer.
Bu görünümde, tüm düzenleriniz iyi görünüyor. Kapak her durumda güç ve topraklama fişlerine yakındır. Ancak farklı bir nedenden dolayı hiçbirini sevmiyorum ve bu sebep topraklama.
İyi topraklamak, atlamaktan daha açıklamak zordur. Bu konuyu gerçekten ele almak bütün bir kitabı alır, bu yüzden sadece parçalardan bahsedeceğim. İlk topraklama işi, genelde 0V olarak düşündüğümüz evrensel bir voltaj referansı sağlamaktır, çünkü her şey topraklama ağına göre kabul edilir. Ancak, akıntıyı zeminden geçerken ne olduğunu bir düşünün. Direnci sıfır değildir, bu nedenle zeminin farklı noktaları arasında küçük bir voltaj farkına neden olur. Bir PCB üzerindeki bir bakır düzlemin DC direnci genellikle yeterince düşüktür, bu nedenle çoğu devre için çok fazla bir sorun olmaz. Tamamen dijital bir devre en az 100s mV gürültü marjına sahiptir, bu yüzden birkaç 10s veya 100s uV toprak kayması büyük bir sorun değildir. Bazı analog devrelerde öyle, ama burada almaya çalıştığım sorun bu değil.
Yer düzlemi boyunca akan akımın frekansı arttıkça ne olacağını bir düşünün. Bir noktada, tüm zemin düzlemi genelinde sadece 1/2 dalga boyundadır. Artık artık bir karasal uçağınız yok, bir yama anteniniz var. Şimdi bir mikrodenetleyicinin, yüksek frekans bileşenlerine sahip geniş bantlı bir akım kaynağı olduğunu unutmayın. Anlık toprak akımını topraklama düzlemi boyunca bir parça bile olsa uygularsanız, merkezde beslenen bir yama anteniniz vardır.
Genelde kullandığım ve iyi çalıştığını gösteren nicel kanıtlara sahip olduğum çözüm, yerel yüksek frekanslı akımları yer düzleminden uzak tutmak. Bir mikrodenetleyici güç ve topraklama bağlantılarının yerel ağını yapmak, yerel olarak atlamak ve ardından her bir ağın ana sistem güç ve toprak ağlarına tek bir bağlantısına sahip olmak istiyorsunuz. Mikrodenetleyici tarafından üretilen yüksek frekanslı akımlar güç pinlerinden çıkar, bypass kapaklarından geçer ve tekrar toprak pinlerine dönüşür. Bu döngünün etrafında çalışan çok sayıda yüksek frekanslı akım olabilir, ancak bu döngünün kartın gücü ve topraklama ağları ile yalnızca tek bir bağlantısı varsa, bu akımlar büyük ölçüde onlardan uzak durur.
Bu yüzden, düzeninize geri getirmek için, sevmediğim şey, her bypass başlığının güç ve topraklama yoluyla ayrı olduğu görünüyor. Bunlar tahtanın ana gücü ve toprak uçaklarıysa, bu kötüdür. Yeterince katmana sahipseniz ve viyadlar gerçekten yerel güç ve toprak düzlemlerine gidiyorsa, o zaman bu yerel düzlemler ana düzlemlere yalnızca bir noktada bağlı kaldıklarında sorun olmaz .
Bunu yapmak için yerel uçaklara gerek yok. 2 kat panellerde bile yerel güç ve toprak ağları tekniğini rutin olarak kullanıyorum. Herhangi bir şeyi yönlendirmeden önce tüm topraklama pimlerini ve tüm güç pimlerini, ardından bypass kapaklarını ve ardından kristal devreyi elle bağlarım. Bu yerel ağlar, mikrodenetleyici altında bir yıldız veya herhangi bir şey olabilir ve yine de diğer sinyallerin gerektiği şekilde etraflarına yönlendirilmesine izin verir. Bununla birlikte, bir kez daha, bu yerel ağların ana kartın gücü ve toprak ağları ile tam olarak bir bağlantısı olması gerekir. Eğer tahta seviyesinde bir zemin düzleminiz varsa , yerel zemin ağını zemin düzlemine bağlamak için bir yerden bir tane olacaktır .
Mümkünse genelde biraz daha ileri giderim. 100nF veya 1uF seramik bypass kapaklarını güç ve topraklama pinlerine mümkün olduğunca yaklaştırdım, daha sonra iki yerel ağı (güç ve toprak) bir besleme noktasına yönlendirip aralarına daha büyük (genellikle 10uF) bir başlık koyup tek bağlantıları kurdum tahta toprağına ve güç ağlarına sağ kapağın diğer tarafında. Bu ikincil kapak, bireysel bypass kapaklarıyla gizlenerek çıkan yüksek frekanslı akımlara başka bir geçiş sağlar. Kartın geri kalanı açısından bakıldığında, mikrodenetleyiciye verilen güç / toprak beslemesi çok fazla yüksek frekans olmadan güzel bir şekilde davranılır.
Şimdi nihayetinde, sahip olduğunuz yerleşimin en iyi uygulamaların ne olduğunu düşündüğünüze göre önemli olup olmadığı sorunuzu ele almanız yeterli. Bence çipin güç / toprak pimlerini yeterince iyi atladınız. Bu iyi çalışması gerektiği anlamına gelir. Ancak, eğer her biri ana yer düzlemine ayrı bir yere sahipse, o zaman EMI problemleriniz olabilir. Devreniz iyi çalışacak, ancak yasal olarak satamayabilirsiniz. RF iletimi ve alımının karşılıklı olduğunu unutmayın. Sinyallerinden RF yayan bir devre de, bu sinyallerin harici RF'yi almasına ve bu sinyalin üzerinde gürültüye sahip olmasına karşı hassastır, bu yüzden sadece başkasının sorunu değildir. Örneğin yakındaki bir kompresör çalıştırılana kadar cihazınız iyi çalışabilir. Bu sadece teorik bir senaryo değil. Ben de aynen böyle davalar gördüm.
İşte bu şeyler nasıl gerçek bir fark yaratabileceğini gösteren bir fıkra. Bir şirket, 120 $ 'ya mal olan küçük eşyalar üretiyordu. Tasarımı güncellemek ve mümkünse 100 $ 'ın altında üretim maliyeti elde etmek için işe alındım. Önceki mühendis gerçekten RF emisyonlarını ve topraklamasını anlamadı. Çok fazla RF saçmalığı olan bir mikroişlemcisi vardı. FCC testini geçme konusundaki çözümü tüm karmaşayı bir kutuya sarmaktı. Alt kat zemine sahip 6 katlı bir tahta yaptı, daha sonra üretim sırasında kötü bölüm üzerine lehimlenmiş özel bir metal levha parçası vardı. Sadece metalin etrafına yayılmasını sağlamayacağını düşündü. Bu yanlış, ama bir kenara birazdan şimdi girmeyeceğim. Kutu emisyonları azalttı, böylece sadece FCC testiyle 1/2 dB ile yedeklemeye başladılar.
Tasarımım sadece 4 katman, tek bir pano çapında bir kara uçağı kullandı, güç düzlemleri yoktu, fakat bu yerel kara düzlemleri ve tarif ettiğim yerel elektrik ağları için tek nokta bağlantılı birkaç IC için yerel kara düzlemleri kullandı. Uzun bir hikayeyi kısaltmak için bu, FCC sınırını 15 dB (bu çok fazla) yendi. Bir yan avantaj, bu cihazın aynı zamanda kısmen bir radyo alıcısı olması ve daha sessiz devrelerin, radyoya daha az gürültü beslemesi ve menzilini etkili bir şekilde ikiye katlamasıydı (bu çok fazla). Nihai üretim maliyeti 87 dolardı. Diğer mühendis bir daha asla bu şirket için çalışmadı.
Bu nedenle, yüksek frekanslı döngü akımlarıyla doğru atlamak, topraklamak, görselleştirmek ve uğraşmak gerçekten önemlidir. Bu durumda, aynı zamanda ürünü daha iyi ve daha ucuz hale getirmeye katkıda bulundu ve almayan mühendis işini kaybetti. Hayır, bu gerçekten gerçek bir hikaye.
Resimde kutupsallık yoktur, bu nedenle sadece bir "Güç" öğesinin toprak olduğunu ve diğerinin VCC olduğunu varsayalım.
