Ruta de retorno en un PCB

Cuando TX cambia de bajo a alto, la corriente fluye así:

Fuente de alimentación Vcc - > Plano PCB Vcc - > U1.Vcc pin - > Pin U1.TX - > Pin U2.RX - > U2.Gnd pin - > "ruta de retorno" - > PCB Gnd plano - > Fuente de alimentación Gnd

Es genial que entiendas que lo que llamamos "ruta de retorno" será el plano más cercano (en este caso, el plano Vcc). Esto tiene sentido ya que los campos no se pueden leer, por lo que se formarán entre las partes metálicas de su PCB sin importar cómo los nombre.

En el caso de DC estático, la "ruta de retorno" será en realidad el plano Gnd, ya que tendrá la impedancia más baja. A frecuencias más altas, los campos se formarán en el plano Vcc y la densidad actual será alta en el plano Vcc justo debajo de la traza.

Entonces, ¿cómo se obtiene la corriente desde el plano Vcc y de regreso al plano Gnd para las frecuencias más altas?

Bueno, recuerde que la impedancia entre esos dos planos es bastante baja en estas frecuencias más altas. En realidad, también queremos reducir la impedancia entre Vcc y Gnd en todo el rango de frecuencia relevante (use algo como PDNTOOL.COM para diseñar eso), Así que eso no es una gran sorpresa (con suerte).

El diseño de PDN también está bien cubierto en el libro de Eric Bogatins.

Déjame saber si esto te ayudó?

Esperamos que haya proporcionado algunos condensadores de derivación de la fuente de alimentación entre VCC y GND cerca de ambos chips. Estos capacitores de derivación permitirán que las corrientes de alta frecuencia fluyan entre VCC y GND.

Tenga en cuenta que esto significa que los condensadores de derivación se convierten en parte de la ruta de retorno, y debe evaluar la selección y la ubicación de la pieza teniendo esto en cuenta.

Además, los circuitos del controlador y del receptor dentro de los chips determinan desde qué carril fluye la corriente. Incluso si está utilizando GND como su plano de referencia, cuando un conductor se pone a un nivel alto, extraerá la corriente del riel VCC y, por lo tanto, el riel VCC y los capacitores de bypass se convertirán en parte del camino de retorno.

Esto es algo sobre lo que me pregunté cuando empecé hasta que el Dr. Johnson me lo explicó. A medida que lea la corriente de retorno, una señal de alta velocidad volverá siguiendo la ruta de menor impedancia. En un microstrip, por ejemplo, este será el plano de referencia más cercano a él, independientemente del voltaje de CC que lleve. Cuando diga que una traza a la que hace referencia su avión VCC tendrá un viaje actual de retorno a lo largo del plano VCC.

Ahora, toda la corriente fluye en un bucle, de modo que cuando vuelva al chip en su ejemplo, buscará la ruta de impedancia más baja entre VCC y GND, que serán las tapas de desacoplamiento de E / S que haya colocado estratégicamente cerca de su chip .

La ruta de retorno no sería a través de Vcc.

Piénselo en términos de bucles actuales, la etapa de unidad de TX & la etapa de entrada RX

Tomemos, por ejemplo, esta E / S digital (por ejemplo, etapas de E / S tomadas de la hoja de datos ISO7221)

Consideradosestados

1.TXesalto:

En este caso, hay un "paquete" inicial de carga para facilitar la activación del GATE del búfer de RX. Después de lo cual solo fluye corriente de fuga (NOTA: esto está pasando por alto la resistencia de terminación)

2. TX es bajo:

En este caso, la etapa TX mantiene el pin BAJO facilitando la corriente que fluye desde la resistencia de pull-up.

En ambos casos, la corriente fluye desde el + ve de la batería a la -ve de la batería.

Ahora considere desde un punto de vista de PCB. Con un plano VCC y GND contiguo debajo de los dos circuitos integrados, la corriente que fluirá seguirá las huellas: gran bucle pequeño.

Digamos que hubo una ruptura en el plano GND entre los dos chips, la ruta que tomará la corriente de retorno no seguirá la de la traza de TX == mala.