Vai AGND un DGND zemes slāņi ir jāatdala?
Vienkāršā atbilde ir tāda, ka tas ir atkarīgs no situācijas, un detalizēta atbilde ir tāda, ka tie parasti nav atdalīti.Jo vairumā gadījumu zemes slāņa atdalīšana tikai palielinās atgriešanās strāvas induktivitāti, kas rada vairāk kaitējuma nekā labuma.Formula V = L(di/dt) parāda, ka, palielinoties induktivitātei, palielinās sprieguma troksnis.Un, palielinoties pārslēgšanas strāvai (jo palielinās pārveidotāja paraugu ņemšanas ātrums), palielināsies arī sprieguma troksnis.Tāpēc zemējuma slāņi ir jāsavieno kopā.
Piemērs ir tāds, ka dažās lietojumprogrammās, lai ievērotu tradicionālās konstrukcijas prasības, noteiktos apgabalos ir jānovieto netīra kopnes jauda vai digitālās shēmas, kā arī izmēra ierobežojumi, tādēļ plate nevar sasniegt labu izkārtojuma nodalījumu. gadījumā atsevišķs zemējuma slānis ir galvenais, lai sasniegtu labu veiktspēju.Tomēr, lai kopējais dizains būtu efektīvs, šie zemējuma slāņi ir jāsavieno kopā kaut kur uz tāfeles ar tiltu vai savienojuma punktu.Tāpēc savienojuma punktiem jābūt vienmērīgi sadalītiem pa atdalītajiem zemējuma slāņiem.Galu galā uz PCB bieži vien būs savienojuma punkts, kas kļūst par labāko vietu, kur atgriezt strāvu, neizraisot veiktspējas pasliktināšanos.Šis savienojuma punkts parasti atrodas netālu no pārveidotāja vai zem tā.
Projektējot barošanas avota slāņus, izmantojiet visas šiem slāņiem pieejamās vara pēdas.Ja iespējams, neļaujiet šiem slāņiem koplietot līdzinājumus, jo papildu izlīdzinājumi un caurumi var ātri sabojāt barošanas avota slāni, sadalot to mazākos gabalos.Iegūtais retās jaudas slānis var izspiest strāvas ceļus tur, kur tie ir visvairāk nepieciešami, proti, pārveidotāja barošanas tapas.Strāvas saspiešana starp caurumiem un izlīdzinājumiem palielina pretestību, izraisot nelielu sprieguma kritumu pārveidotāja barošanas tapās.
Visbeidzot, barošanas avota slāņa izvietojums ir ļoti svarīgs.Nekad nelieciet trokšņainu digitālā barošanas avota slāni virs analogā barošanas avota slāņa, pretējā gadījumā abi var savienoties, pat ja tie atrodas dažādos slāņos.Lai samazinātu sistēmas veiktspējas pasliktināšanās risku, dizainā šie slāņi ir jānodala, nevis jāsaliek kopā, kad vien iespējams.
Vai PCB jaudas piegādes sistēmas (PDS) dizainu var ignorēt?
PDS projektēšanas mērķis ir samazināt sprieguma pulsāciju, kas rodas, reaģējot uz strāvas padeves strāvas pieprasījumu.Visām shēmām ir nepieciešama strāva, dažām no tām ir liels pieprasījums, bet citām, kurām nepieciešama strāva ar lielāku ātrumu.Izmantojot pilnībā atdalītu zemas pretestības jaudas vai zemes slāni un labu PCB laminēšanu, tiek samazināta sprieguma pulsācija ķēdes pašreizējā pieprasījuma dēļ.Piemēram, ja konstrukcija ir paredzēta 1A pārslēgšanas strāvai un PDS pretestība ir 10 mΩ, maksimālā sprieguma pulsācija ir 10 mV.
Pirmkārt, PCB skursteņa struktūrai jābūt izstrādātai, lai atbalstītu lielākus kapacitātes slāņus.Piemēram, sešu slāņu kaudze var saturēt augšējo signāla slāni, pirmo zemes slāni, pirmo jaudas slāni, otro barošanas slāni, otro zemes slāni un apakšējo signāla slāni.Pirmais iezemējuma slānis un pirmais barošanas avota slānis ir nodrošināti tā, lai tie atrodas viens otram tuvu saliktajā konstrukcijā, un šie divi slāņi ir izvietoti 2 līdz 3 jūdžu attālumā viens no otra, veidojot slāņa raksturīgo kapacitāti.Šī kondensatora lielā priekšrocība ir tā, ka tas ir bezmaksas, un tas ir jānorāda tikai PCB ražošanas piezīmēs.Ja barošanas avota slānis ir jāsadala un tajā pašā slānī ir vairākas VDD barošanas sliedes, jāizmanto lielākais iespējamais barošanas slānis.Neatstājiet tukšus caurumus, bet arī pievērsiet uzmanību jutīgām ķēdēm.Tas palielinās šī VDD slāņa kapacitāti.Ja dizains pieļauj papildu slāņu klātbūtni, starp pirmo un otro barošanas avota slāni jānovieto divi papildu zemējuma slāņi.Ja atstatums starp kodoliem ir vienāds no 2 līdz 3 jūdzēm, laminētās struktūras raksturīgā kapacitāte šajā laikā tiks dubultota.
Ideālai PCB laminēšanai ir jāizmanto atdalīšanas kondensatori barošanas avota slāņa sākuma ieejas punktā un ap DUT, kas nodrošinās, ka PDS pretestība ir zema visā frekvenču diapazonā.Vairāku 0,001 µF līdz 100 µF kondensatoru izmantošana palīdzēs aptvert šo diapazonu.Nav obligāti visur jābūt kondensatoriem;Kondensatoru pievienošana tieši pret DUT pārkāpj visus ražošanas noteikumus.Ja ir nepieciešami tik smagi pasākumi, ķēdei ir citas problēmas.
Atklāto paliktņu nozīme (E-Pad)
Šo aspektu ir viegli neievērot, taču tas ir ļoti svarīgi, lai sasniegtu vislabāko PCB dizaina veiktspēju un siltuma izkliedi.
Atklātais paliktnis (Pin 0) attiecas uz paliktni zem modernākajiem ātrgaitas IC, un tas ir svarīgs savienojums, caur kuru viss mikroshēmas iekšējais zemējums ir savienots ar centrālo punktu zem ierīces.Atklāta paliktņa klātbūtne ļauj daudziem pārveidotājiem un pastiprinātājiem novērst vajadzību pēc zemējuma tapas.Galvenais ir izveidot stabilu un uzticamu elektrisko savienojumu un termisko savienojumu, pielodējot šo paliktni pie PCB, pretējā gadījumā sistēma var tikt nopietni bojāta.
Optimālus elektriskos un termiskos savienojumus atklātajiem paliktņiem var panākt, veicot trīs darbības.Pirmkārt, ja iespējams, atklātie spilventiņi ir jāatkārto uz katra PCB slāņa, kas nodrošinās biezāku termisko savienojumu visai zemei un tādējādi ātru siltuma izkliedi, kas īpaši svarīgi lielas jaudas ierīcēm.No elektriskās puses tas nodrošinās labu ekvipotenciālu savienojumu visiem zemējuma slāņiem.Atkārtojot atklātos paliktņus apakšējā slānī, to var izmantot kā atdalīšanas zemējuma punktu un vietu, kur uzstādīt siltuma izlietnes.
Pēc tam sadaliet atklātos paliktņus vairākās identiskās daļās.Vislabākā ir šaha galdiņa forma, un to var iegūt, izmantojot sietu krustveida režģus vai lodēšanas maskas.Reflow montāžas laikā nav iespējams noteikt, kā plūst lodēšanas pasta, lai izveidotu savienojumu starp ierīci un PCB, tāpēc savienojums var būt, bet nevienmērīgi sadalīts, vai, vēl ļaunāk, savienojums ir mazs un atrodas stūrī.Atklātā paliktņa sadalīšana mazākās daļās ļauj katrai zonai izveidot savienojuma punktu, tādējādi nodrošinot uzticamu, vienmērīgu savienojumu starp ierīci un PCB.
Visbeidzot, ir jānodrošina, lai katrai sekcijai būtu savienojums ar zemi.Laukumi parasti ir pietiekami lieli, lai tajā varētu ievietot vairākus caurumus.Pirms montāžas noteikti piepildiet katru caurumu ar lodēšanas pastu vai epoksīdu.Šis solis ir svarīgs, lai nodrošinātu, ka atklātā spilventiņu lodēšanas pasta neplūst atpakaļ cauruļu dobumos, kas pretējā gadījumā samazinātu pareiza savienojuma iespējas.
Šķērssavienojuma problēma starp PCB slāņiem
PCB dizainā dažu ātrgaitas pārveidotāju izkārtojuma vadiem neizbēgami būs viens ķēdes slānis, kas savienots ar otru.Dažos gadījumos jutīgais analogais slānis (jauda, zemējums vai signāls) var atrasties tieši virs augsta trokšņa digitālā slāņa.Lielākā daļa dizaineru domā, ka tam nav nozīmes, jo šie slāņi atrodas dažādos slāņos.Vai tas tā ir?Apskatīsim vienkāršu testu.
Izvēlieties vienu no blakus esošajiem slāņiem un ievadiet signālu šajā līmenī, pēc tam savienojiet šķērssavienotos slāņus ar spektra analizatoru.Kā redzat, blakus esošajam slānim ir pievienoti ļoti daudzi signāli.Pat ar 40 jūdžu atstarpi ir sajūta, ka blakus esošie slāņi joprojām veido kapacitāti, tāpēc dažās frekvencēs signāls joprojām tiks savienots no viena slāņa uz otru.
Pieņemot, ka slāņa digitālajai daļai ar augstu trokšņa līmeni ir 1 V signāls no ātrgaitas slēdža, nevadītais slānis redzēs 1 mV signālu, kas savienots no vadītā slāņa, ja izolācija starp slāņiem ir 60 dB.12 bitu analogo-ciparu pārveidotājam (ADC) ar 2Vp-p pilna mēroga svārstību tas nozīmē 2LSB (vismazāk nozīmīgais bits) savienojuma.Konkrētajai sistēmai tā var nebūt problēma, taču jāņem vērā, ka, palielinot izšķirtspēju no 12 līdz 14 bitiem, jutība palielinās četras reizes un tādējādi kļūda palielinās līdz 8LSB.
Šķērsplakņu/slāņu savienojuma ignorēšana var neizraisīt sistēmas konstrukcijas neveiksmi vai vājināt dizainu, taču ir jāsaglabā modrība, jo starp diviem slāņiem var būt vairāk savienojuma, nekā varētu gaidīt.
Tas jāņem vērā, ja mērķa spektrā tiek atrasta trokšņa viltus savienojums.Dažreiz izkārtojuma elektroinstalācija var izraisīt neparedzētus signālus vai slāņu šķērssavienojumu ar dažādiem slāņiem.Paturiet to prātā, veicot jutīgu sistēmu atkļūdošanu: problēma var būt zemāk esošajā slānī.
Raksts ņemts no tīkla, ja ir kāds pārkāpums, lūdzu sazinieties, lai izdzēstu, paldies!
Izlikšanas laiks: 27.04.2022