Zemin Düzlemlerini Bağlamak için Vanların Yerleştirilmesi

PCB mizanpajlarında topraklama uygulamaları hakkında çok şey merak ediyorum. Bu konuda ilk sorum vias ile ilgili. Her iki tarafta zemin düzlemleri olan basit bir 2 katmanlı PCB'de, iki bakır dökümü arasında minimum empedans ile bunları bağlamak için aralıklı birkaç veya birkaç vias olacağını fark ettim.

Ancak, bir RF kartında via yerleştirme çok daha kasıtlı görünüyor ve bunun arkasındaki teoriyi merak ediyorum. Zemin düzlemlerini bağlayan yollar genellikle RF izini sınırlar. Bu diferansiyel coplanar dalga kılavuzu örneğine bakın:

PCB'lerde topraklama hakkında ikinci bir sorum daha var. Yer düzlemlerini birbirinden "izole etmek" ne zaman uygundur? Ve bir zemin üzerinde yer düzlemlerinin (üstte diyelim) birbirinden izole edilmesi, bu zemin düzlemlerinin her ikisi de vias yoluyla altta aynı zemin düzlemine bağlandığında nasıl yardımcı olur. Bu izole edilmiş yer düzlemlerine sahip olduğumuzda, via yerleşimi yukarıdaki durumlardan herhangi birinden farklı mıdır?

Not: Burada olası yinelemenin farkındayım, ancak cevaplardan memnun değilim ve sorumun daha fazla ayrıntı istediğini düşünüyorum.

Bilgi için teşekkürler.

Gösterdiğiniz düzen bakır destekli koplanar dalga kılavuzu (CBCPW) olarak adlandırılır. Bu, dalga kılavuzunun toprak geri dönüşünün sadece eş düzlemli topraklarda (toprak, sinyal izleriyle aynı katman üzerinde doldurulur) değil, aynı zamanda sinyal katmanının hemen "altındaki" düzlem katında olduğu anlamına gelir. Bu yapı, sadece veri hızları 20 Gb / s'yi aştığında dijital sistemlerde kullanıldığını gördüğüm için oldukça ezoterik.

Rogers Corp mühendislerinin Mikrodalga Dergisi makalesinde CBCPW ve mikroşerit arasındaki farklar hakkında makul bir tartışma gibi görünen bir şey buldum .

Bu makale, CBCPW'nin, radyasyon kaybının mikroşeritte kabaca 25 GHz ve üstü kadar önemli hale geldiği frekanslarda mikroşeritten daha düşük kaybına sahip olduğunu göstermektedir; bu, CBCPW'nin neden düşük frekanslarda yaygın olarak kullanılmadığını açıklamaktadır.

Sorunuzu ele alan makale, CBCPW yapılarındaki topraklama yolları için bazı özel gereksinimleri işaret ediyor:

Düzgün topraklama için, CBCPW devreleri, üst katman eş düzlemli yer düzlemlerini ve alt katman yer düzlemini bağlamak için çeşitli yollar kullanır. Bu yolların yerleştirilmesi, istenen empedans ve kayıp karakteristiklerini elde etmek ve parazit dalga modlarını bastırmak için kritik olabilir.

Bu temel olarak, koplanar toprak ile arka toprak arasında sık dikiş yolları olmadan, gücün istenmeyen yayılma modlarına aktarılabileceği anlamına gelir ki bu da iletim hattının karakteristik özelliklerinde aşırı yerleştirme kaybına veya güçlü dağılmaya neden olur.

Bölüm 1: Üst taraf yer düzlemindeki uzun bir yuva, yuvaya dikey olarak akmaya çalışan akımları yaymak ve almak açısından bir anten görevi görebilir. Bir yuvayı bir çeşit "negatif tel" olarak düşünebilirsiniz. Daha fazla ayrıntıyı burada bulabilirsiniz .

Üst taraf yer düzleminin bir parçasından diğerine (RF izine dik akan) almaya çalışan yüksek frekanslı akımlar, parçalar arasındaki boşlukların sınırları etrafında akmaya zorlanır. Şimdi, yuvanın uzunluğu akımın dalga boyunun yarısına eşitse ne olacağını düşünün. Yuvadaki voltaj, yuvanın uçlarında (parçaların bağlı olduğu yerlerde) sıfıra zorlanır, ancak bu, yuvadaki voltaj farkının yuvanın merkezinde en yüksek olacağı anlamına gelir. Benzer şekilde, akım (yuva boyunca) yuvanın ortasında sıfıra zorlanır, ancak yuvanın uçlarında maksimumdur. Bu, akımın merkezde maksimum ve voltajın uçlarda maksimum olduğu sıradan bir yarım dalga tel anteninin elektriksel "ikili" dir. Yuva ve tel, antenler kadar eşit derecede etkilidir,

Yuvanın her iki tarafını diğer taraftaki katı zemin düzlemine bağlayan çoklu yollar, bu yuva antenini "kısaltır" ve bu sorunu ortadan kaldırır.

Bölüm 2: Sistem düzeyinde yer düzlemine yalnızca bir noktada bağlı olan bir kart üzerindeki belirli "gürültülü" alt sistemler (veya bu nedenle özellikle "sessiz" olması gereken alt sistemler) için bağımsız yer düzlemleri, o alt sistem içindeki sinyallerin dönüş akımlarını tahtanın sadece o alanına sınırlayarak, karttaki diğer alt sistemleri etkilemelerini (veya bundan etkilenmelerini) önler.

Örneğin, yüksek çözünürlüklü bir ADC'ye sahip mikroişlemci tabanlı bir veri toplama sisteminiz olduğunu ve bunun yukarısındaki bazı analog sinyal koşullandırma devreniz olduğunu varsayalım. Analog devre için bir toprak düzlemi ve mikroişlemci ile onun kristali ve diğer dijital çevre birimleri (ör., Büyük bir flash bellek yongası) için bir tane zemin düzlemi oluşturabilir ve bunların her birini aşağıdaki gibi bir sistem zemin düzlemine (veya birbirlerine) bağlayabilirsiniz. sadece bir nokta. Bu, kristalin yüksek frekanslı gürültüsünü ve mikroişlemcinin diğer hızlı anahtarlanan dijital I / O sinyallerini hassas analog devreler için yer düzleminden uzak tutar. Üreticilerin yüksek çözünürlüklü ADC ve DAC yongaları için ürettiği değerlendirme kartlarının düzenlerine bakarsanız bunu göreceksiniz.

CPW veya Coplanar Wavequide'da RF enerjisi, substratın üstündeki iletkenler arasındadır. Bu, bir yer düzlemine erişmenin zor olduğu ve mesafelerin çok kısa olduğu yarı iletkenlerde yaygındır. PCB'ler için bir alt toprak olması gerekir ve buna topraklanmış koplanar dalga kılavuzu (CPWG) veya iletken destekli koplanar dalga kılavuzu (CBCPWG) denir. Geçiş aralığı, RF enerjisinin sızamayacağı sanal bir duvar oluşturmaktır. Frekans yükseldikçe, dalga boyu kısalır ve birbirine yakın olan yakınlıklar olmalıdır. İşte bunu 14 - 21 sayfalarındaki farklı panoları test ederek gösteren bir makaleye bağlantı.

http://mpd.southwestmicrowave.com/showImage.php?image=439&name=Optimizing%20Test%20Boards%20for%2050%20GHz%20End%20Launch%20Connectors