Soy nuevo en el diseño de PCB. Mi circuito contiene una tensión de 3.3 V, una frecuencia de señal máxima de 400 kHz y menos de 10 componentes conectados a tierra. ¿Realmente necesito un plano de tierra en mi PCB? O para ser precisos: ¿cuándo debo usar un plano de tierra?
Mucho depende de si usted está fabricando y vendiendo un PCB comercial, o unas pocas tablas únicas para su propio uso. Si es el primero, entonces es más importante un plan de tierra para mantener bajas las emisiones de radiación para cumplir con FCC (Parte 15, radiadores no intencionales), CE y otras regulaciones, aunque he visto muchos productos comerciales con paneles de una o dos caras -Planos de tierra. (Por otro lado, uno de mis clientes acaba de crear una placa de seis capas con tres capas de señal, una capa Vcc y dos planos en una configuración tipo sándwich).
Si solo tiene señales de hasta 400 kHz, entonces suena como si no estuviera usando un microcontrolador (o si lo está, está usando un oscilador interno, por lo que no hay cristal). Si ha creado un prototipo de su circuito en una placa de prueba inalámbrica o similar, y funciona bien, entonces debería funcionar bien sin un plano de tierra.
Incluso si está haciendo un producto comercial, si su dispositivo funciona con baterías, y no tiene señales por encima de 1.705 MHz (lo cual es cierto en su caso), entonces está exento de las reglas de la FCC.
Primero, debe asegurarse de que sus suposiciones sean válidas. Por ejemplo, si su circuito está conectado a dos piezas de equipos alimentados por suministros de modo de conmutación, habrá una corriente de alta frecuencia en modo común entre esas unidades. La corriente fluirá a través de su dispositivo, generando voltajes de "ruido" en las impedancias de las trazas en su circuito.
En segundo lugar: si es un problema o no, depende únicamente de lo que está haciendo el circuito. Debe estimar las impedancias de las trazas entre varios nodos en el circuito y modelar su efecto en el circuito. Si está utilizando una herramienta de modelado de circuitos como spice, debe reemplazar sus conexiones "sólidas" con circuitos equivalentes a trazas de impedancias. A continuación, puede determinar si los voltajes caídos a través de esas impedancias son un problema o no.
Afortunadamente siempre debes usar un plano de tierra. Pero por diferentes razones, no siempre es posible o adecuado:
Para 1 capa, creo que la razón es bastante obvia. Puede rellenar el PCB sin enrutar con cobre hasta GND, pero eso no es un plano real.
Para dos capas, no siempre tiene suficiente espacio para enrutar en una capa y un plano de tierra en la otra, pero si puede, hágalo, incluso si tiene algunos rastros pequeños en la capa de plano de tierra.
Algunos diseños analógicos no deben estar referenciados a un plano de tierra o deben tener una conexión en estrella para GND.
Por ejemplo, si está haciendo un circuito de adquisición, debería preocuparse por los diferentes planos de referencia. Lo mismo para las fuentes de alimentación aisladas.
También depende de su diseño, si está haciendo un diseño de nivel de 5 V CMOS, es posible que las perturbaciones como los picos de 1 V no afecten el comportamiento de su circuito, mientras que con un 1.8 V, puede ser muy perjudicial para el comportamiento.
Lo mismo para la frecuencia y el tiempo de subida: un circuito de baja velocidad no propagará demasiado EMC en comparación con los circuitos de alta velocidad (no estoy hablando de la frecuencia de la señal, sino de la frecuencia equivalente del tiempo de subida). p>
Lea otras preguntas en las etiquetas pcb pcb-design