Implementando el rastreo / anillo de guarda en el diseño de PCB

Un anillo de protección se usa tradicionalmente para proteger los nodos de alta impedancia en un circuito de las corrientes de fuga de la superficie. El anillo de protección es un anillo de cobre impulsado por una fuente de baja impedancia al mismo voltaje que el nodo de alta impedancia. Este suele ser el pin de entrada de un amplificador operacional.

Este es un ejemplo del diseño clásico de un anillo de guardia para un amplificador operatorio de latas metálicas de AN- 241 :

Yaquíhayunejemplodecómoseconectaría,desde revista Analog Dialogue de Analog :

Lacaracterísticaclaveesqueelanillodeprotecciónestáconectadoaunnodoquesedirigiráalamismatensiónqueelnododealtaimpedanciaqueseestáprotegiendo,peroconunaimpedanciadefuentemuchomenor.

Tengaencuentaquenotodoslossitioswebdeproveedoressoncreadosiguales.ElAN1258deMicrochiprecomiendausarlareddealtaimpedanciaparacrearunanilloprotectoralrededordelasredesdebajaimpedancia,nohagasesto.

Ahoraasucasoespecífico.Sibienelladonoaccionadodesucondensadornoesestrictamenteunnododebajaimpedancia,yaqueelamperímetroensímismodebeproporcionarunatrayectoriadebajaalaimpedanciabastantebajacuandoestámidiendo,todavíacausaráerroresdemediciónsialgunacorrientedebeintentarllegaratierraatravésdeesenodoenlugardeporotrocamino.Noestaríamalagregarunanilloalrededordelnodocomoeste:

A diferencia de en otra respuesta, no incluiría el lado accionado del condensador dentro del anillo, ya que es un nodo de baja impedancia, que se conduce a un voltaje bastante alto. Sin embargo, ha indicado que la red en cuestión no está físicamente ubicada en el PCB, por lo que este consejo es en gran medida discutible. Al ser la red de alta impedancia básicamente flotar en el aire, debería estar bien protegida contra fugas en cualquier caso.

Su fuente de alimentación es DC. Usted escribió que medirá la salida con un picoamómetro. Eso implica que su corriente está en el rango de pA. El anillo de protección que protege el circuito de alta impedancia no es una mala idea. Entonces, ¿qué es la alta impedancia en tu esquema y qué no? Picoammeter de entrada, sin duda es de alta impedancia. Fuente de alimentación de 12V, ciertamente no lo es.

Así es como lo haría. Observe que el anillo corre entre los pines de R1, entre los pines de S2, entre los pines del picoámetro:

¿A qué conectar el anillo? El anillo protector debe tener una trayectoria de baja impedancia a tierra. El mejor enfoque es tener el anillo de protección a aproximadamente el mismo voltaje que la señal que protege el anillo. De esa manera, la fuga entre la señal y el anillo será pequeña, porque la diferencia de voltaje entre ellos es pequeña. A veces, conectar el anillo a GND funciona. A veces, necesita un amplificador de guardia (búsquelo).

-Nick

P.S. Los métodos para reducir la fuga de CC son diferentes de los de la EMI dirigida o radiada.

Utilice el siguiente enlace para este propósito:

CAPÍTULO 12: CIRCUITO IMPRESO PROBLEMAS DE DISEÑO DE LA JUNTA (PCB)

Esto te será muy útil.

El anillo de guarda no es (algo) necesario. Por razones de EMI, no desea ejecutar señales o energía cerca del borde del plano de tierra. Si la señal se enrutó (en una capa diferente) hasta el borde del plano de tierra, existe la posibilidad de que EMI salga por el costado. Simplemente al no enrutar esa señal hasta el borde, puede reducir drásticamente la EMI que se escupe. Olvidé la distancia exacta desde la señal hasta el borde del plano de tierra, pero está en algún lugar en el vecindario de 0.050 pulgadas.

Por supuesto, esto hace que uno se pregunte qué hacer con ese 0.050 pulgadas sin nada en él. Lo que hacen algunos diseñadores de PCB, incluyéndome a mí, es poner una huella en el suelo alrededor del perímetro del plano de tierra y luego vincular esa traza al plano usando vías aproximadamente cada 0.25 ". Sinceramente, no creo que esto mejore las cosas con solo tener eso. la brecha, pero en teoría parece buena, no daña las cosas, y al menos proporciona un buen recordatorio para no enrutar señales allí.

Las capas de energía deben hacerse de manera similar, ya que deben retirarse del borde del plano de tierra. Simplemente avanzo y coloco un anillo de tierra en la capa del plano de poder, y lo até a tierra como antes. Al igual que con las capas de señal, proporciona una buena manera de "automágicamente" retirar el plano de potencia.

Este método no se aplica a los PCB que no tienen un plano de tierra. Poner un anillo de tierra alrededor de una PCB de este tipo podría empeorar las cosas, y no mejorar, si ese anillo termina llevando alguna corriente.

No creo que esto vaya a hacer nada por fugas, aunque EMI funciona en ambos sentidos. Cualquier circuito que irradie EMI también puede recibir EMI. Por lo tanto, desde esta perspectiva, puede hacer que su diseño sea más tolerante a la interferencia externa de EMI.