Tecnología de PCB - Principios de clasificación y selección de la puesta a tierra para el diseño de PCB de alta velocidad

Con el desarrollo de la tecnología electrónica, las funciones de los productos electrónicos son cada vez más poderosas. El diseño de PCB desempeña un papel importante en el diseño de productos electrónicos, ya que la calidad del diseño de PCB afectará directamente a la realización de la función del producto.

En el diseño de productos electrónicos, Diseñar un Circuito de PCB Realizar su función. The difficulty is that it is not affected by various influences (such as temperature and humidity changes, Cambio de presión, Impacto mecánico, Efecto corrosivo, Etc..). Con el fin de lograr el mantenimiento continuo del trabajo normal y estable, Adoptaremos una variedad de métodos de diseño o medidas de proceso de fabricación para eliminar o reducir estos efectos.. Como todos sabemos, el diseño de la puesta a tierra es la base del diseño del sistema., Una buena puesta a tierra es la condición previa para el funcionamiento seguro y estable del sistema. Por lo tanto, el editor presentó hoy PCB de alta velocidad Diseño.

Diseño de la puesta a tierra de PCB:

En términos generales, la puesta a tierra tiene dos significados, a saber, la puesta a tierra y la puesta a tierra virtual. La conexión a tierra se refiere a la conexión con la tierraN. La conexión a un terreno virtual es la conexión a un punto de referencia potencial. Cuando el punto de referencia está aislado eléctricamente del suelo, se llama conexión flotante. La puesta a tierra tiene dos objetivos: En primer lugar, garantizar el funcionamiento estable y fiable del sistema de control y evitar la interferencia del Circuito de puesta a tierra, que se llama puesta a tierra de trabajo; El otro es evitar que el operador sufra el riesgo de choque eléctrico debido a daños en el aislamiento o caída del equipo y garantizar la seguridad del equipo, que se llama puesta a tierra protectora.

Principio de selección de la puesta a tierra:

Para un dispositivo o sistema dado, at the highest frequency (corresponding wavelength) of interest, when the length of the transmission line L>in, Se considera Circuito de alta frecuencia, De lo contrario, Se considera un circuito de baja frecuencia.

Circuito de baja frecuencia (< 1 MHz), se recomienda la puesta a tierra de un solo punto;

Circuito de alta frecuencia (> 10 MHz), se recomienda la puesta a tierra multipunto;

Circuito híbrido de alta y baja frecuencia, puesta a tierra híbrida, el rango de frecuencia de funcionamiento aplicable es generalmente de 500 kHz - 30m

Método de puesta a tierra de PCB:

1. Puesta a tierra de un solo punto: los cables de puesta a tierra de todos los bucles están conectados al mismo punto en el plano de puesta a tierra y se dividen en una serie de cables de puesta a tierra de un solo punto y una red paralela de puesta a tierra de un solo punto.

La puesta a tierra de un solo punto significa que sólo un punto físico se define como un punto de referencia de puesta a tierra en todo el sistema, y todos los demás puntos que requieren puesta a tierra están conectados a este punto.

La puesta a tierra de un solo punto es adecuada para circuitos de baja frecuencia (por debajo de 1 MHz). Si la frecuencia de funcionamiento del sistema es muy alta y la longitud de onda de trabajo es la misma que la longitud del cable de puesta a tierra del sistema, la puesta a tierra de un solo punto es un problema. Cuando la longitud del cable de tierra se acerca a una cuarta parte de la longitud de onda, es como una línea de transmisión corta. La corriente y el voltaje del cable de tierra se distribuyen en ondas estacionarias. El cable de tierra se convierte en una antena de radiación y no se puede utilizar como "tierra".

Para reducir la Impedancia de puesta a tierra y evitar la radiación, la longitud del cable de puesta a tierra debe ser inferior a 1 / 2.0 de longitud de onda. La puesta a tierra de un solo punto se puede considerar generalmente al procesar el circuito de alimentación. Para PCB con un gran número de circuitos digitales, no se recomienda el método de puesta a tierra de un solo punto debido a su rico armónico de alto orden.

Puesta a tierra multipunto

2. Puesta a tierra multipunto: todos los cables de tierra del bucle están cerca de la puesta a tierra, el cable de tierra es más corto, adecuado para la puesta a tierra de alta frecuencia.

La puesta a tierra multipunto significa que cada punto de puesta a tierra en un dispositivo está conectado directamente al plano de puesta a tierra más cercano, por lo que la longitud del cable de puesta a tierra es la más corta.

La estructura del Circuito de puesta a tierra multipunto es simple, y el fenómeno de onda permanente de alta frecuencia en el cable de puesta a tierra se reduce en gran medida. Es adecuado para situaciones de alta frecuencia (> 10 MHz). Sin embargo, la puesta a tierra multipunto puede dar lugar a la formación de muchos bucles de puesta a tierra dentro del equipo, reduciendo así la resistencia del equipo al campo electromagnético externo. En caso de puesta a tierra multipunto, tenga en cuenta

Problemas de circulación intencional, especialmente cuando los diferentes módulos y dispositivos están conectados en red. Interferencia electromagnética causada por el circuito de puesta a tierra:

Idealmente, el suelo debe ser una entidad física con potencial cero e impedancia cero. Sin embargo, el cable de puesta a tierra real tiene tanto el componente de resistencia como el componente de reactancia. La caída de tensión ocurre cuando la corriente fluye a través del cable de tierra. El cable de tierra formará un bucle con otras conexiones (señales, líneas de alimentación, etc.). Cuando el campo electromagnético variable esté acoplado al bucle, estará en el bucle de tierra.

La Fuerza electromotriz inducida es generada por el circuito de puesta a tierra y acoplada a la carga, lo que constituye una amenaza potencial para el IME.

3. Puesta a tierra mixta: puesta a tierra mixta de un solo punto y puesta a tierra multipunto.

En general, todos los módulos utilizarán una combinación de dos modos de puesta a tierra, y el uso de un modo mixto de puesta a tierra para completar la conexión entre el suelo del circuito y el suelo.

Si no selecciona utilizar todo el plano como un cable de tierra común, por ejemplo, cuando el propio módulo tiene dos cables de tierra, tendrá que dividir el plano de tierra, que normalmente interactúa con el plano de potencia. Tenga en cuenta los siguientes principios:

Alinear todos los planos para evitar la superposición entre el plano de alimentación independiente y el plano de puesta a tierra, de lo contrario todos los planos de puesta a tierra fallarán e interferirán entre sí;

(2) In the case of high frequency, Las capas se acoplarán a través de condensadores parasitarios Placa de circuito;

Las líneas de señal entre los estratos de puesta a tierra (por ejemplo, los estratos de puesta a tierra digitales y los estratos de puesta a tierra analógicos) se conectan a través de puentes de puesta a tierra, y la trayectoria de retorno más cercana se configura a través de los agujeros más cercanos.

Evite el seguimiento de alta frecuencia de la línea de reloj cerca de la formación aislada, lo que puede causar radiación innecesaria.

El área del bucle formado por la línea de señal y su bucle es lo más pequeña posible, también conocida como la regla del bucle mínimo; Cuanto menor es el área del bucle, menor es la radiación externa y menor es la interferencia externa. Al dividir el plano de puesta a tierra y el cableado de la señal, se debe tener en cuenta la distribución del plano de puesta a tierra y la trayectoria de la señal importante para evitar los problemas causados por la ranura en el plano de puesta a tierra.

4. Terreno flotante:

Por "puesta a tierra flotante" se entiende el método de puesta a tierra del aislamiento eléctrico entre el sistema de puesta a tierra del equipo y el suelo.

Debido a algunas debilidades de la tierra flotante, no es adecuada para el sistema general a gran escala, y su método de puesta a tierra rara vez se utiliza.