Planos de tierra y energía de PCB

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Estoy diseñando un PCB de 4 capas con la siguiente acumulación: Signal Top, Ground Plane, Power Plane, Signal Bottom.

Este es el primer PCB que hago así, que incluye un SMPS ruidoso con una frecuencia de conmutación de 600 KHz, así como un módulo de control de voz de 32 MHz y un módulo inalámbrico de 2.4 GHz. Deseo aislar el ruido de los diferentes bloques y evitar que interfiera en otro bloque, por ejemplo, los ruidos SMPS y uC no deberían interferir con el módulo inalámbrico. Para eso, estoy dividiendo el plano de potencia en tres áreas cerradas, una para cada voltaje (SMPS generó 5.0V y 3.3V y 5.0V desde un regulador lineal muy pequeño de 50 mA para el sistema de encendido auxiliar), pero mantengo la tierra Avión sin perforar y cubriendo todo el tablero. Los bloques SMPS, uC y módulos inalámbricos están separados entre sí en la placa.

Las preguntas son:

  1. ¿Esta disposición dividida ayudaría a evitar el ruido que viaja entre los módulos?
  2. El vertido de cobre molido en los lados superior e inferior ayudaría a reducir el ruido EMI externo a la junta?
  3. Sería mejor también dividir el plano del suelo (y NO verter el suelo en los lados superior e inferior para evitar un bucle), y conectarlo en forma de estrella ? Escuché que es mejor mantener el plano de tierra entero, pero todos parecen tener su propia versión.

Entiendo que un lugar en el suelo siempre debe estar por debajo o por encima de la señal y los trazos de potencia para minimizar los bucles y reducir la EMI generada por la placa. Además, IF , los diferentes bloques ya están físicamente separados en el tablero, sus corrientes de retorno fluirían en el plano de tierra sin explotar sin interferir entre sí. ¿Es eso correcto? Pero también leí sobre la división del plano de tierra en zonas, una para cada subsistema y la conexión de estos bloques diferentes en un solo punto (conexión en estrella). ¿Cuál es mejor y por qué?

    
pregunta Reuven

1 respuesta

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¿Esta disposición dividida ayudaría a evitar el ruido que viaja entre los módulos?

Si tiene múltiples voltajes de alimentación y una placa de 4 capas, no tiene muchas opciones. Tienes que entregar diferentes voltajes a las diferentes cargas. Si reduce o aumenta el ruido tiene mucho que ver con los detalles de cómo lo distribuye, no es posible dar una respuesta general a esta pregunta. Mejor verlo, tienes que dividir tu plano de poder --- ¿cuál es la mejor manera de hacerlo?

  

¿El vertido de cobre molido en los lados superior e inferior ayudaría a reducir el ruido EMI externo a la placa?

Puede, si proporciona varias vías para conectar el área de tierra de la capa exterior al plano de tierra. También hará feliz a su proveedor fabuloso porque reducirá la cantidad de cobre que tienen que grabar para hacer su tablero.

Tenga cuidado de acercar el terreno de la capa exterior a sus trazas de 2.4 GHz porque si está más cerca que, por ejemplo, 5 tracewidths, cambiará la impedancia característica de su línea de impedancia controlada.

  

¿Sería mejor dividir también el plano de tierra (y NUNCA verter tierra en los lados superior e inferior para evitar un bucle), y conectarlo en forma de estrella? Escuché que es mejor mantener el plano de tierra entero, pero todos parecen tener su propia versión.

Respuesta corta: no.

Si prestas especial atención a cómo divides el plano de poder, y si tu circuito lo exige, hay casos en los que puede mejorar las cosas.

Pero si desea una respuesta única de alguien que no sepa casi nada sobre el circuito que está diseñando, entonces la mejor respuesta es no dividir el plano de tierra.

Una cosa más a tener en cuenta

Tu stack up es señal de señal de potencia de tierra. Con divisiones en el plano de poder.

Cuando se enruta en la capa inferior, intente no cruzar las divisiones en el plano de potencia, ya que esas trazas de la capa inferior utilizarán la red eléctrica, no la conexión a tierra, como la ruta de retorno para los componentes de alta frecuencia de la señal .

También, tenga cuidado con las señales (de alta velocidad) que saltan de la capa superior a la inferior, ya que esto también requerirá una transición de la corriente de retorno de la red eléctrica a la red terrestre. Esta corriente de retorno probablemente pasará a través del capacitor de desacoplamiento más cercano, por lo que lo mejor es colocar un capacitor de desacoplamiento cerca de cada lugar donde la corriente de retorno necesita cruzar entre los planos. (Lo mejor no es cruzar entre planos en absoluto).

Editar

  

Me estoy asegurando de que todas las señales de HF no crucen las divisiones, pero hay algunas pistas de DC que inevitablemente las cruzan. ¿Puede ser un problema?

Piense en esto: cuando dice que es una pista de CC, ¿quiere decir que el voltaje no cambia o que la corriente no cambia? Los cambios actuales son los que causan problemas al ejecutar una división. (Los cambios de voltaje son un problema solo porque generalmente causan cambios actuales)

Por lo tanto, depende de si se trata de una señal "dc" como una línea de habilitación para una fuente de alimentación que se enciende una vez en el inicio y luego se deja al mismo voltaje para siempre, o una vía de alimentación para un riel adicional que no valía la pena hacer una división para

Una señal de control de CC no será un problema.

Si se trata de una señal de alimentación con una corriente de carga variable, puede solucionar el problema con los condensadores de desacoplamiento. Un condensador de desacoplamiento permite que los cambios de alta frecuencia de la corriente pasen por el camino corto a través del condensador en lugar del camino largo a través de la pista.

    
respondido por el The Photon

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