Entendiendo la fuente y el flujo actual de retorno en PCBs

4

Estoy buscando consejos y sugerencias relacionadas con el diseño de la placa de PCB y el enrutamiento de señal + seguimiento / seguimiento.

Estoy diseñando una PCB de 2 capas solo analógica que tiene varias señales de E / S que conducen hacia y desde otras placas y varios circuitos integrados de amplificadores analógicos. Tengo algunas preguntas sobre qué tan cuidadoso y extenso debo ser al enrutar pistas terrestres para transportar la corriente de retorno, y cómo puedo organizarlas mejor en la placa para reducir la captación de ruidos y zumbidos (EMF). Estoy utilizando puesta a tierra en estrella y ningún plano de tierra en el tablero.

Por lo que generalmente entiendo, desea ejecutar la señal y regresar las pistas una cerca de la otra. Para mí, esta parece la misma lógica que se usa cuando se ejecutan cables de interconexión desde la PCB, por ejemplo. Entre tablas o equipos. En el PCB, no tengo claro qué sucede con las corrientes de señal, especialmente cuando los IC están involucrados. Por ejemplo, trato de realizar un retorno a tierra junto a la pista de señal desde el borde de la placa donde el conector de E / S se encuentra de regreso al sistema de tierra en estrella, pero no siempre es posible ejecutar esta señal + par de retorno hasta el final a donde el rastro de señal se conecta a un pin en el IC. ¿Debería esto ser una gran preocupación para un circuito analógico (audio)? Del mismo modo, ¿es una buena práctica tratar de mantener la señal y el retorno juntos para las pistas que van entre los circuitos integrados en el mismo tablero? Si es así, ¿cómo puedo averiguar dónde está fluyendo la corriente de retorno? Por ejemplo, ¿el "retorno" actual al pin de tierra del primer IC, o regresa al sistema de tierra estrella?

¿Tiene sentido ejecutar una pista de tierra "sin salida", es decir, una que se ejecuta a lo largo de la pista de señal pero luego se detiene donde la pista de señal emparejada alcanza un pin IC, por ejemplo? Ese extremo se deja desconectado. El otro extremo estaría conectado al sistema de tierra. No puedo convencerme a mí mismo de que esto sería efectivo como un "retorno" y la corriente fluiría, ya que un extremo está desconectado. ¿Se usan pistas sin salida alguna vez, por ejemplo? para el blindaje?

No he estado preocupado por esto en el pasado, y he diseñado tableros que parecen tener una recogida de EMF aceptablemente baja, etc., pero siempre he sentido curiosidad por los problemas de enrutamiento a bordo como este. Soy completamente autodidacta por lo que cualquier consejo sería muy apreciado. He leído varios documentos de tipo guía de diseño de PCB que pude encontrar en la web, pero ninguno parece abordar este problema en particular: el enrutamiento de señales analógicas de bajo ruido. Tal vez no es tan importante?

    
pregunta CA_Charlie

2 respuestas

1

El mejor consejo que puedo dar es usar una placa 4L, para que puedas tener un plano de tierra firme. Eso en sí mismo hará las cosas mucho más fáciles, ya que la corriente de retorno se ejecutará prácticamente en la misma dirección que la corriente directa.

La diferencia de costos realmente no es tan grande si lo que estás haciendo te importa y no es demasiado alto (10,000+). También puede ahorrar espacio en la placa y tiempo de enrutamiento, lo que ayuda a compensar el pequeño costo agregado.

    
respondido por el Rolf Ostergaard
0
  

Por lo que generalmente entiendo, desea ejecutar la señal y regresar las pistas una cerca de la otra.

Esto se aplica cuando las señales tienen un contenido de frecuencia que no desea acoplar en otras áreas de la placa, o viceversa. A veces, tal acoplamiento puede ser irrelevante, otras veces es muy relevante. Entonces, sí, el consejo general puede ser bueno, pero son las razones por las que son importantes, menos que seguir ciegamente la recomendación.

Para visualizar cómo lo que haces afecta el comportamiento de la placa, debes pensar que todas las trazas de PCB tienen inductancias, resistencias y capacidades de traza a traza. Incluso puede extraer esta información de la PCB, incluso si utiliza aproximaciones muy crudas, y agregarla al modelo Spice de su circuito.

También debe pensar en los circuitos como antenas que se acoplan a otros circuitos. Un circuito cerrado es una antena de bucle, y puede modelar aproximadamente su acoplamiento en otros circuitos "interesantes" agregando inductores acoplados a su modelo Spice. Cuando ejecuta una señal cerca de su pista de retorno, disminuye el área de bucle del circuito y, por lo tanto, la convierte en una antena peor. Se irradiará menos y será menos susceptible a la radiación.

También puedes intentar imaginar las fuentes de señal interferentes. Por lo general, es incorrecto llamar cualquier señal de ruido no deseado, ya que el ruido es por definición aleatorio. La interferencia es definitivamente no aleatoria y está estrechamente relacionada con otras cosas que suceden en y alrededor de su circuito: es un fenómeno determinista, en su mayor parte.

Una forma de desarrollar la intuición al respecto con la experimentación. Configure algunos circuitos de placa de prueba soldados y vea cuán susceptibles son a varias fuentes de interferencia.

    
respondido por el Kuba Ober

Lea otras preguntas en las etiquetas