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La ranura del plano de tierra es una ranura en la formación de la placa de PCB (plano de tierra), que generalmente se utiliza para acomodar algunas líneas de señal o proporcionar la ruta de retorno alternativa necesaria para la placa multicapa. La forma, el tamaño y la ubicación de la ranura afectarán directamente el rendimiento del circuito.
Análisis de la influencia de la ranura del plano de tierra en las características EMC de la placa de PCB
El diseño de la ranura del plano de tierra puede tener un impacto significativo en el rendimiento de compatibilidad electromagnética (emc) de la placa de pcb, lo que puede ser perjudicial o beneficioso. Para comprender esto en profundidad, primero debemos averiguar las características de distribución de corriente de las señales de alta velocidad y las señales de baja velocidad en el tablero de pcb. En el caso de la transmisión a baja velocidad, la corriente fluye principalmente a lo largo de la ruta con la menor resistencia. Como se muestra en la siguiente imagen, cuando la corriente de baja velocidad fluye del punto a al punto b, su señal de retorno se distribuirá ampliamente en el plano de tierra y regresará a la Fuente. En este momento, la distribución de la corriente es relativamente amplia.
Sin embargo, en el caso de la transmisión de alta velocidad, el efecto inductor en la ruta de retorno de la señal superará el efecto de resistencia como el factor dominante. La señal de retorno de alta velocidad fluirá por el camino con la menor resistencia, formando un haz estrecho y concentrado, siguiendo de cerca la línea de señal inferior.
Cuando hay circuitos incompatibles en la placa de circuito impreso, es necesario adoptar una estrategia de "puesta a tierra dividida" para evitar la superposición de la señal de retorno y el acoplamiento de resistencia a la puesta a tierra pública. Esto significa que el voltaje de la fuente de alimentación, las señales digitales y analógicas, las señales de alta y baja velocidad y los planos de tierra de las señales de alta y baja corriente están separados. En la descripción anterior de la distribución de la corriente de retorno frente a las señales de alta y baja velocidad, podemos entender fácilmente la importancia de la estrategia de puesta a tierra dividida.
Sin embargo, cuando las señales de alta y baja velocidad pasan por ranuras abiertas en el plano de alimentación o en el plano de tierra, causan muchos problemas graves. Estas preguntas incluyen:
La ranura del plano de tierra aumenta el área del Circuito de corriente, aumentando así la inducción del circuito, lo que hace que la forma de onda de salida sea fácil de oscilar.
Para las líneas de señal de alta velocidad que requieren un estricto control de resistencia y cableado de acuerdo con el modelo de línea de banda, la ranura destruirá el modelo de línea de banda, lo que dará lugar a una resistencia discontinua, lo que dará lugar a graves problemas de integridad de la señal.
La ranura del plano de tierra aumenta la posibilidad de que la radiación se emita al espacio circundante y hace que la placa de circuito sea más vulnerable a la interferencia del campo magnético espacial.
La caída de tensión de alta frecuencia en ambos extremos del inductor de bucle puede constituir una fuente de radiación de modo común y producir interferencia de radiación de modo común a través de cables externos.
La ranura del plano de tierra también aumenta el riesgo de conversación cruzada de señales de alta frecuencia entre otros circuitos en la placa.
Al manejar la ranura del plano de tierra, se deben observar los siguientes principios:
Para las líneas de señal de alta velocidad que requieren una gestión estricta de la resistencia, su ruta debe evitar estrictamente el cableado a través de áreas divididas para evitar que la resistencia no sea continua, lo que a su vez conducirá a graves desafíos de integridad de la señal;
Cuando haya circuitos incompatibles en el tablero de pcb, se deben tomar medidas de intercambio de tierra, pero al hacerlo, se debe garantizar que las líneas de señal de alta velocidad no se vean obligadas a cruzar la zona dividida, al tiempo que se deben minimizar las líneas de señal de baja velocidad que atraviesan la zona dividida;
Si es cierto que no se puede evitar la alineación a través de la ranura dividida, se debe utilizar el plan de puente para el tratamiento adecuado;
Se debe evitar la conexión externa con el conector al estratificar, ya que si hay una diferencia de potencial significativa entre los puntos a y B en la formación, puede causar problemas de radiación de modo común a través de cables externos;
En el diseño de PCB de los conectores de alta densidad, a menos que haya necesidades especiales, generalmente se debe garantizar la disposición de cada pin alrededor de la red de puesta a tierra, o la distribución uniforme de la red de puesta a tierra en la disposición de los PIN para garantizar la continuidad del plano de puesta a tierra, evitando así eficazmente La aparición de ranuras.
La ranura del plano de tierra tiene un profundo impacto en el rendimiento EMC de la placa de PCB y necesita un diseño cuidadoso. Siguiendo los principios de evitar que las líneas de alta velocidad pasen por las ranuras, una distribución racional de la tierra, el puente si es necesario y la optimización del diseño de los conectores, se puede mejorar efectivamente el rendimiento de EMC y garantizar la estabilidad y fiabilidad del producto.
