Leiterplattentechnisch - Über die allgemeine Betrachtung der PCB-Erdungsmethode

1. Gesamtüberlegung der PCB-Erdungsmethode

1.1 Vorteile der allgemein verwendeten Sternpunkt-Erdung (ein Punkt-Erdung) Methode: keine gegenseitige Störung der Serie tritt auf

Wenn Sie 100% nicht folgen können, müssen Sie sorgfältig überlegen, wie Sie den Sternpunkt wählen? Es gibt zwei Vorlagen:

Die erste Platine – der große Kondensator des Netzteilfilters ist der Sternpunkt

Gemeinsame Sternpunkterdung

Die zweite Platine – das Gehäuse ist ein Sternpunkt

Erdungskabel für den Stromeingang

1.2 Tuner (RF) Masse und kleine Signal Masse

Das Tuner-RF-Frontend und sein Schirmgehäuse müssen als Erdungskabel mit dem Chassis verbunden werden, und die niedrige Signalerde kann vom Tuner-Erdungskabel zur Tuner-Erde (RF) und zur kleinen Signalerde verzweigt werden

1.3 Erdung von MCU und KB

MCU und KB können zusammen geerdet werden, und der Massepunkt ist mit der Haupterde oder dem Chassis durch eine schmale Leitung verbunden

1.4 Servo PCB Erdungsmethode

Vier Arten der Erdung Klassifizierung, Motortreiber/Audio/Digital/RF Schaltung Erdung Methode. Jedes Stück separater Kupferfolie ist die Masse, verbunden durch eine schmale Leitung. Die Motormasse wird durch Schrauben festgezogen.

1.5 Signalübertragungsverfahren

Parallele Übertragung von Signalleitungen und Signalerdleitungen zur gleichen Zeit kann Rauschen reduzieren

2. Audioüberlegungen

Der Signalstrom erzeugt ein Magnetfeld, und die Stromleitung hat viele Rauschsignale und Rauschelektromagnetische Felder, die durch große Rauschströme erzeugt werden. Kennen Sie die Richtung des Signalstroms und seine Größe und Intensität und reduzieren Sie die Fläche des Signalstromkreises, um die induktive Kopplung zu reduzieren. Entsprechende Stromleitungen sollten parallel (parallel oder parallel) verteilt werden, um den Schleifenbereich zu minimieren und die Schleifenimpedanz zu verringern. Kleine Signalleitungsspuren sollten nicht in der Nähe von digitalen Schaltungen oder Rauschsignalen liegen. Signalleitungen, die auf benachbarten Schichten der Leiterplatte abgeschirmt werden können, sollten sich gegenseitig befinden. Vertikal (bis 90º), was Übersprechen minimiert.

3. Erwägungen zum Lärm

Die Stromversorgung sollte am Eingang der Leiterplatte entkoppelt werden.

Das Netzteil sollte sich so schnell wie möglich am Stromeingang der Leiterplatte und in der Nähe der Hochstromschaltung (Leistungsverstärker IC) befinden. Minimieren Sie den Bereich zwischen den Drähten und minimieren Sie so die Induktivität). Wenn Sie das Kabel an der Leiterplatte befestigen, sollten Sie nach Möglichkeit mehrere Masseschleifen bereitstellen, um den Schleifenbereich zu minimieren. VCC-Leitungen und Signalleitungen dürfen nicht parallel zu ungefilterten (schmutzigen) Leitungen verlaufen, die Batterien, Zündung, Hochstrom oder schnelle Schaltsignale transportieren.

Normalerweise sollten die Signalleitung und die zugehörige Masseschleife so nah wie möglich platziert werden, um den aktuellen Schleifenbereich zu minimieren

a) Niederfrequenzsignalstrom durchläuft die Mindestwiderstandslinie b) Hochfrequenzsignalstrom durchläuft die Mindestinduktivitätslinie

Kleine Signale oder Peripherieschaltungen sollten so nah wie möglich am I/O-Stecker und fern von digitalen Hochgeschwindigkeitsschaltungen, Hochstromschaltungen oder ungefilterten Stromkreisen sein.

4. EMV-Erwägungen

Jeder digitale IC-Netzteil-Pin fügt einen hochfrequenten, niederinduktiven Keramikkondensator zur Entkopplung hinzu. Kondensatoren von 0,1 µF werden auf ICs bis 15 MHz verwendet, und Kondensatoren von 0,01 µF werden auf ICs über 15 MHz verwendet. Die HF-Entkopplungskomponente der Batterie oder des Zündgeräts sollte am Stromeingang der Leiterplatte (in der Nähe des I/O-Steckers) platziert werden. Der Oszillator und die MCU sollten weit weg vom I/O-Stecker oder Tuner und möglichst nah an ihren Chips sein, vorzugsweise auf der gleichen Seite der Leiterplatte, um den Loop-Bereich auf ein Minimum zu beschränken. HF-Entkopplungskondensatoren sollten der HF-Schaltung hinzugefügt werden. Die Abschirmung von niederfrequenten Signalen (unter 10MHz) sollte nur an der Quelle beendet und geerdet werden, um unerwünschte Masseschleifen zu verhindern.

5. Die 3-W Regel des PCB Layouts

Beim Leiterplattenrouting sollten wir der 3-W-Regel des Routings folgen. Es kommt zu Übersprechen zwischen den Leiterbahnen auf der Leiterplatte. Dieses Übersprechen tritt nicht nur zwischen dem Taktsignal und seinen umgebenden Signalen auf, sondern auch auf anderen Schlüsselsignalen, wie Daten, Adresse, Steuerung, Ein- und Ausgangssignalleitungen usw. Es kann Übersprechen und Kopplungseffekte geben. Um das Übersprechen dieser Signale zu lösen, können wir ein Maß von der PCB-Spur nehmen, das heißt, wir sollten der 3-W-Regel der Spur folgen, wenn wir verfolgen. Die Verwendung der 3-W-Regel kann die Kopplung zwischen Signalspuren reduzieren.

Die 3-W-Regel ist, den Trennungsabstand aller Signale (Schlüsselsignale wie Takt, Audio, Video, Zurücksetzen, Daten, Adresse usw.) zu erfüllen: Der Abstand zwischen dem Rand der Spur sollte größer oder gleich dem 2-fachen der Breite der Spur sein, das heißt, die Mitte der Spur Der Abstand zwischen ihnen ist 3-mal die Breite der Spur. Wenn beispielsweise die Taktlinienbreite 8mils ist, sollte der Abstand zwischen der Kante der Taktspur und den Kanten anderer Spuren 16mils betragen.

Hinweis: Bei Leiterbahnen nahe am Rand des Boards sollte der Abstand vom Rand des Boards zum Rand der Leiterbahn größer sein als 3W.

Die 3-W-Regel kann in verschiedenen Verdrahtungssituationen eingesetzt werden, nicht nur für Taktsignale oder hochfrequente periodische Signale. Wenn im I/O-Bereich keine Bodenbezugsebene vorhanden ist, hat das differentielle Spurenpaar keine Spiegelebene, und die 3-W-Regel kann zu diesem Zeitpunkt für das Routing verwendet werden.

Im Allgemeinen sollte der Abstand zwischen den beiden Signalspuren einer differenziellen Paarspur W sein, und der Abstand zwischen der differenziellen Spur und anderen Spuren sollte der 3-W-Regel entsprechen, das heißt, der Mindestabstand zwischen der Spur und anderen Spuren sollte sein. Es ist 3W, wie in Abbildung 3 gezeigt. Für Differentialpaarspuren werden Rauschen und andere Signale aus der Leistungsebene an die Differentialpaarspuren gekoppelt. Wenn der Abstand zwischen den Signalleitungen des Differenzpaares zu groß (mehr als 3W) und der Abstand zu anderen Signalleitungen zu klein ist (weniger als 3W), kann die Datenübertragung unterbrochen werden.

6: Leiterplatten-Eckrouting

Plötzliche Änderungen der Impedanz der Signalleitung verursachen Diskontinuität und damit Reflexion, vermeiden Sie also diese Diskontinuität in der Leiterplattenstraße. Besonders beim Entwurf einer Hochgeschwindigkeitssignal-Leiterplatte, insbesondere wenn die Signalanstiegszeit auf ns (Mikrosekunde) Niveau liegt, sollte der Eckbearbeitung der Leiterbahn besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Wenn die Spur eine rechtwinklige Ecke hat, erhöhen sich die Breite und der Querschnittsbereich der Spur an der Ecke, so dass zusätzliche parasitäre Kapazität erzeugt wird, so dass die Impedanz reduziert wird, und somit die Diskontinuität der Spurimpedanz erzeugt wird. Bei einer solchen rechtwinkligen Ecke können an der Ecke zwei 45° oder abgerundete Ecken verwendet werden, um eine rechtwinklige Ecke zu erreichen. Auf diese Weise können Linienbreite und Querschnittsfläche der Leiterbahn gleich gehalten werden, wodurch das Problem der Unterbrechung der Impedanz vermieden wird. Wie in Abbildung 4 gezeigt, handelt es sich um das Verfahren zur Bearbeitung rechtwinkliger Ecken. Aus dem Vergleich in der Abbildung kann man sehen, dass die runde Eckmethode die beste ist. Normalerweise kann 45° auf Signale von 10GMz angewendet werden, und abgerundete Ecken können auf Signale über 10GMz angewendet werden.