Noticias de PCB - Métodos y tecnologías de diseño de puesta a tierra de un solo punto en el diseño de PCB

Métodos y tecnologías de diseño de puesta a tierra de un solo punto en el diseño de PCB

La placa de circuito impreso es muy importante para el diseño de la señal de tierra. Si la puesta a tierra no está diseñada adecuadamente, la placa de circuito PCB producirá ruido de puesta a tierra y radiación electromagnética durante su uso, lo que tendrá un impacto significativo en el rendimiento eléctrico general del producto.

Por lo tanto, el editor invita a la tecnología de circuitos fuertes a presentarle las ideas de diseño de la puesta a tierra de placas de circuito impreso de PCB desde muchos aspectos, como la puesta a tierra de un solo punto, la puesta a tierra multipunto, la puesta a tierra mixta, la puesta a tierra de circuitos analógicos y la puesta a tierra de circuitos digitales. Métodos y tecnologías de diseño. Se puede decir que está lleno de sinceridad y hay muchos productos secos.

Debido a las limitaciones de espacio, Hoy hablaremos primero sobre el método de diseño de la puesta a tierra de un solo punto en la placa de circuito.

La conexión a tierra de un solo punto se refiere a la conexión de un circuito de tierra a un solo punto de referencia durante el diseño de un producto de pcb. Esta estricta configuración de puesta a tierra tiene como objetivo evitar que las corrientes de dos subsistemas diferentes (con diferentes niveles de referencia) pasen por la misma ruta de retorno que las corrientes de radiofrecuencia, lo que conduce al acoplamiento de resistencia pública.

Cuando componentes, circuitos, interconexiones, etc. funcionan en un rango de frecuencia de 1 MHz o menos, el uso de la tecnología de puesta a tierra de un solo punto es el mejor, lo que significa que la resistencia a la transmisión distribuida tiene el menor impacto. A frecuencias más altas, la inducción de la ruta de retorno se vuelve insignificante. Cuando la frecuencia es mayor, la resistencia del plano de potencia y el rastro de interconexión es más significativa. Si la longitud de la línea es un número impar de veces mayor que la longitud de onda de 1 / 4 de la señal (la longitud de onda está determinada por la velocidad de subida de la señal periódica), estas impedancias pueden volverse muy grandes. Con una resistencia limitada en la ruta de retorno de la corriente, se producirá una caída de tensión y se producirá una corriente de radiofrecuencia no deseada. Esto es particularmente prominente en las placas de circuito de alta frecuencia de pcb.

Debido a la notable influencia de la resistencia a la radiofrecuencia, estos conductores de rastreo y tierra funcionan como antenas circulares, y el tamaño de la energía de radiación depende del tamaño del circuito. El anillo rizado, independientemente de su forma, sigue siendo una antena. Por lo tanto, cuando la frecuencia es superior a 1 mhz, generalmente ya no se utiliza la tecnología de puesta a tierra de un solo punto. En la figura 1 a continuación, se muestran dos métodos de tecnología de puesta a tierra de un solo punto: puesta a tierra en serie y puesta a tierra paralela. La puesta a tierra en serie es una estructura de cadena en cascada que permite el acoplamiento de resistencia pública entre las referencias de puesta a tierra de cada subsistema. Esto no es razonable cuando la frecuencia es superior a 1 mhz. La imagen solo dibuja los inductores en los circuitos de tierra, que también tienen condensadores distribuidos. Cuando la inducción y el capacitor existen al mismo tiempo, se produce resonancia. Para esta estructura, pueden existir tres resonancias diferentes.

Método de puesta a tierra de un solo punto en el diseño de PCB

Para la puesta a tierra en serie, la corriente total a través de la ruta de retorno final L1 es I1 + i2 + i3. el voltaje de I1 (va) e I3 (vc) no es cero, pero va se define por la siguiente fórmula = (i1 + i2 + i3) Íl1

Vic = (i1 + i2 + i3) Íl1

Para esta estructura ampliamente utilizada, la gran corriente producirá una caída de voltaje en una resistencia limitada. La referencia de voltaje entre el circuito y la estructura de referencia puede ser suficiente para evitar que el sistema funcione como se esperaba.

En la etapa de diseño de la placa de circuito impreso, los diseñadores deben prestar atención a los problemas ocultos en el uso de la tecnología de puesta a tierra en serie de puesta a tierra de un solo punto. Esta tecnología de puesta a tierra no se puede utilizar si hay varios circuitos con diferentes niveles de potencia, ya que los circuitos de alta potencia generan una gran corriente de puesta a tierra, lo que afecta a los equipos y circuitos de baja potencia. Si se debe aplicar este método de puesta a tierra, el circuito más sensible debe colocarse directamente en la posición de entrada de la fuente de alimentación y mantenerse lo más alejado posible de los equipos y circuitos de baja potencia.

Un mejor método de puesta a tierra de un solo punto es la puesta a tierra paralela. Sin embargo, el uso de este método tiene la desventaja de que debido a que cada ruta de retorno de corriente puede tener una resistencia diferente, el voltaje del ruido de tierra se intensificará. Si se combinan varias placas de circuito impreso o se utilizan varios subcomponentes en el producto final, un circuito puede ser largo, especialmente si se utilizan para la interconexión. Estos cables de tierra también pueden tener una gran resistencia, lo que dañará el efecto deseado de las conexiones de tierra de baja resistencia.

Cuando varias placas de circuito impreso se conectan de esta manera en paralelo, se cree que una puesta a tierra estricta puede resolver el problema, pero resulta que el producto no puede pasar la prueba de radiación. Al igual que las conexiones en serie, hay condensadores distribuidos desde cada circuito hasta el suelo. Al usar este diseño, el diseñador debe hacer que el valor de inducción de cada ruta de retorno a la tierra sea aproximadamente el mismo, aunque esto es difícil de lograr en la práctica. De esta manera, la resonancia entre cada circuito y el suelo debe ser aproximadamente la misma, de modo que no haya múltiples resonancias que afecten el funcionamiento del circuito. Otro problema con la tecnología de puesta a tierra de un solo punto es el acoplamiento de radiación. Este fenómeno puede ocurrir entre cables, entre cables y placas de circuito impreso o entre cables y carcasas. Además del acoplamiento de radiación de radiofrecuencia, también pueden producirse conversaciones cruzadas, dependiendo de la distancia física entre las rutas de retorno de la corriente. Este acoplamiento puede aparecer en forma de condensadores o inductores. El grado de conversación cruzada depende del rango de frecuencia de la señal de retorno y la radiación del componente de alta frecuencia es más grave que la radiación del componente de baja frecuencia.

La tecnología de puesta a tierra de un solo punto es común en circuitos de audio, equipos analógicos, sistemas de frecuencia industrial y corriente continua y productos de encapsulamiento de plástico. Aunque la tecnología de puesta a tierra de un solo punto se utiliza generalmente en baja frecuencia, a veces también se utiliza en placas de circuito o sistemas de alta frecuencia de pcb. Esta aplicación es factible cuando los diseñadores son conscientes de todos los problemas relacionados con la inducción en diferentes estructuras de tierra.