La maldición del bucle de tierra

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A veces se siente como un bucle de tierra es inevitable. Por favor, siga el siguiente experimento mental. Sería maravilloso si pudiera proporcionar soluciones al problema descrito.

Imagina una tabla donde uno no puede usar un plano de tierra. Hay algunas fichas en el tablero:

UnaseñaldigitaloanalógicafluyedesdeelChip2alChip3.Supongamosquelatrazanopuedeirdirectamentealotrochip,peronecesitadoblarsealrededordeotroscircuitosenlaplaca.

AhoraconsidereelflujodecorrientecuandolaseñalpasadelChip2alChip3:

Estosevemal.Lasuperficieencerradaporelflujodecorrienteesmuygrande.Siesunaseñaldigital,seguramenteinyectarámuchoruidoenloscircuitossoldadosenesasuperficie.Ysiesunaseñalanalógica,probablementeabsorberáelruidodeloscircuitosenesasuperficie.

Tratandodeserinteligente,semeocurrelasiguientesolución.Vamosaagregarunarutaderetornoparalaseñal:

Huray,parecequelaseñalestámuybienprotegidaahora.Lasuperficiecerradaesmuchomáspequeña.Noemitirácamposmagnéticos,nilosabsorberá.

Peroesperaunminuto...¿veseso?¿Veselbucledetierraqueacabodecrear?Mirardenuevo:

¡Ay! ¿Ahora que? ¿Acabo de mejorar la situación o la empeoré?

Por favor ayuda ...

    
pregunta K.Mulier

1 respuesta

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El primero utiliza un esquema de conexión a tierra en estrella, que funciona bien en algunas circunstancias: bajas frecuencias, ausencia de EMI / RFI entrante ... lo que significa que es un esquema cada vez menos útil en el mundo actual ...

Sin embargo, antes de hablar sobre el bucle, me gustaría señalar que su diseño es de suministro único, por lo que los chips extraen la corriente de suministro y la tiran al suelo. El uso de trazas largas para GND en este caso significa que esta corriente creará una tensión contra la impedancia GND. Dado que GND se usa como referencia de voltaje, sus chips tendrán diferentes potenciales de referencia.

Si estos son sistemas operativos de suministro único, procesarán esto como señal. Si son chips lógicos, el rebote en tierra puede corromper los niveles lógicos.

En ambos casos, una baja impedancia de tierra es beneficiosa, es decir. plano terrestre. Sin un plano de tierra, puede enrutar horizontalmente en la capa superior, verticalmente en la capa inferior, y crear una cuadrícula de suministro / tierra, que fue popular en los días de enormes tableros llenos de chips TTL.

Tenga en cuenta que si sus chips son opamps de +/- 15V, entonces la corriente fluye hacia los suministros, pero no están conectados a tierra (excepto a través de tapas de desacoplamiento), por lo que en este caso la corriente de suministro variable solo introducirá ruido adicional en GND si las tapas de desacoplamiento están mal colocadas / enrutadas.

Ahora, volviendo a tu pregunta:

No hay una solución adecuada para esto. En el día de las placas analógicas de un solo lado (como una videograbadora o una platina de cinta), generalmente se colocaban dentro de una caja metálica que actuaba como un escudo y no había teléfonos celulares. Las cosas de alta fidelidad de hoy (por ejemplo) generalmente tendrán algo de protección, si la placa frontal es de plástico, entonces puede esperar un poco de pintura en aerosol conductora para proteger contra la EMI entrante.

Además, estas enormes placas lógicas TTL se diseñaron antes de las directivas modernas de compatibilidad electromagnética, y las frecuencias eran bajas .

De todos modos. Si las señales son rápidas, entonces deben enrutarse cerca de la trayectoria de la corriente de retorno a tierra, o de lo contrario se formará una antena de bucle, que transmitirá y recibirá, además la inductancia adicional dañará la señal en sí.

Por lo tanto, si estos son chips lógicos, sería preferible el último diseño de tu publicación. De hecho, el "bucle de conexión a tierra" sería una celda en una placa de "conexión a tierra / suministro" de cuadrícula antigua.

Tenga en cuenta que el bucle de tierra es un giro corto, por lo que la RF entrante tendría que ser bastante fuerte para inducir un voltaje lo suficientemente alto como para corromper los niveles lógicos. El principal problema sería que tendría una frecuencia de resonancia en algún lugar del espectro ...

Ahora, específicamente sobre la conexión a tierra de audio, solo puedo recomendar este artículo de Bruno "El Hombre" Putzeys. También válido para otras aplicaciones analógicas. También es una lectura divertida.

    
respondido por el peufeu

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