PCB Zemin ve Güç Düzlemleri

Aşağıdaki yığınla 4 katmanlı bir PCB tasarlıyorum: Sinyal Üstü, Yer Düzlemi, Güç Düzlemi, Sinyal Alt.

Bu, 600KHz anahtarlama frekansına sahip gürültülü bir SMPS'nin yanı sıra 32MHz uC ve kablosuz 2.4GHz modülünü içeren ilk PCB. Farklı blokların gürültüsünü izole etmek ve başka bir bloğa müdahale etmesini önlemek istiyorum, örneğin, SMPS ve uC sesleri kablosuz modüle müdahale etmemelidir. Bunun için, güç düzlemini her biri için bir tane olmak üzere üç kapalı alana ayırıyorum (SMPS 'yardımcı açma sistemi için çok küçük bir 50mA lineer regülatörden 5.0V ve 3.3V ve 5.0V üretti), ancak zemini koruyun Düzlemsiz ve tüm tahtayı kaplar. SMPS, uC ve kablosuz modül blokları, karttaki birbirinden ayrılır.

Sorular:

1. Bu bölünmüş düzenleme, modüller arasında dolaşan gürültüye yardımcı olur mu?
2. Üst ve alt taraflara öğütülmüş bakır dökmek, kartın dışındaki EMI gürültüsünü azaltmaya yardımcı olur mu?
3. Daha iyi olurdu ayrıca zemin düzlemini bölünmüş (ve NO bir döngü önlemek için üst ve alt taraflarında dökülen zemin) ve bir yıldız moda bağlanmak? Bunun yer düzlemini bütün tutmanın daha iyi olduğunu duydum, ama herkesin kendi versiyonu var gibi görünüyor.

Anladığım kadarıyla, döngüleri en aza indirgemek ve kart tarafından üretilen EMI'yi azaltmak için bir zemin alanının her zaman sinyal ve güç izlerinin altında veya üstünde olması gerekir. Ayrıca EĞER farklı bloklar zaten fiziksel olarak gemide ayrılır, onların dönüş akımı birbirine karışmadan unsplitted zemin düzleminde akacaktır. Bu doğru mu? Ama aynı zamanda, zemin düzlemini her alt sistem için bir tane olmak üzere bölgelere ayırmayı ve bu farklı blokları tek bir noktada (yıldız bağlantısı) birleştirmeyi okudum. Hangisi daha iyi, neden?

Bu bölünmüş düzenleme, modüller arasında dolaşan gürültüye yardımcı olur mu?

Birden fazla güç voltajınız ve 4 katmanlı bir kartınız varsa çok fazla seçeneğiniz yoktur. Farklı yüklere farklı voltajlar vermelisiniz. Gürültüyü azaltması veya artırması olsun, onu nasıl düzenlediğinizle ilgili ayrıntılarla ilgisi var, bu soruya sadece battaniye bir cevap vermek mümkün değil. Ona bakmak daha iyi, güç düzleminizi bölmelisiniz --- bunu yapmanın en iyi yolu nedir?

Üst ve alt taraflara öğütülmüş bakır dökmek, kartın dışındaki EMI gürültüsünü azaltmaya yardımcı olur mu?

Dış katman zemin alanını zemin düzlemine bağlamak için birden fazla yol sağlarsanız. Ayrıca fab satıcınızı mutlu edecek çünkü tahta yapmak için aşınmak zorunda oldukları bakır miktarını azaltacaktır.

Dış katman zemini 2,4 GHz izlerinize çok yaklaştırmaya dikkat edin, örneğin 5 iz genişliğinden daha yakınsa, kontrollü empedans hattınızın karakteristik empedansını değiştirecektir.

Ayrıca zemin düzlemini ayırmak (ve bir döngüden kaçınmak için üst ve alt taraflara dökülen toprak yok) ve bir yıldız tarzında bağlamak daha iyi olur mu? Bunun yer düzlemini bütün tutmanın daha iyi olduğunu duydum, ama herkesin kendi versiyonu var gibi görünüyor.

Kısa cevap: hayır.

Güç düzlemini nasıl böldüğünüze özellikle dikkat ediyorsanız ve devreniz talep ederse, işleri iyileştirebileceği durumlar vardır.

Ancak, tasarladığınız devre hakkında neredeyse hiçbir şey bilmeyen birinden tek bir cevap istiyorsanız, en iyi cevap yer düzlemini bölmek değildir.

İzlenmesi gereken bir şey daha

Yığınınız sinyal-toprak-güç sinyalidir. Güç düzleminde böler ile.

Alt katmanı yönlendirirken, güç düzlemindeki bölünmeleri geçmemeye çalışın, çünkü bu alt katman izleri aslında sinyalin yüksek frekanslı bileşenleri için dönüş yolu olarak toprak değil, güç ağını kullanır.

Ayrıca, yukarıdan aşağı katmana atlayan (yüksek hızlı) sinyallere dikkat edin, çünkü bu aynı zamanda dönüş akımının güç ağından toprak ağına geçişini gerektirecektir. Bu dönüş akımı muhtemelen en yakın ayırıcı kapasitörden geçecektir --- bu nedenle ikinci en iyi şey, dönüş akımının düzlemler arasında geçmesi gereken her yere bir ayırıcı kapasitör koymaktır. (En iyi şey hiç uçaklar arasında çapraz değildir).

Düzenle

Tüm HF sinyallerinin bölünmeleri geçmediğinden emin oluyorum, ancak kaçınılmaz olarak onları geçen birkaç DC izi var. Bu bir sorun olabilir mi?

Şunu bir düşünün: bunun bir DC iz olduğunu söylediğinizde, voltajın değişmediğini veya akımın değişmediğini mi söylüyorsunuz? Mevcut değişiklikler, bir bölmenin üzerinden geçme sorunlarına neden olan şeydir. (Gerilim değişiklikleri sadece akım değişikliklerine neden oldukları için problemdir)

Bu nedenle, başlangıçta bir kez açılan ve daha sonra sonsuza dek aynı voltajda bırakılan bir güç kaynağı için bir etkinleştirme hattı veya olmayan bir ekstra ray için güç hattı gibi bir "dc" sinyalinden bahsediyorsunuz. t Ayrılmaya değer.

Bir DC kontrol sinyali sorun olmayacaktır.

Değişen yük akımına sahip bir güç sinyali ise, sorunu ayırıcı kapasitörlerle düzeltebilirsiniz. Bir ayırma kapasitörü, akımın yüksek frekanslı değişimlerinin, raydaki uzun yol yerine kapasitörden kısa yoldan geçmesini sağlar.