Technique RF - Conception de ligne de mise à la terre de carte PCB

Dans les appareils électroniques, la mise à la terre est un moyen important de contrôler les interférences. La plupart des problèmes d'interférence peuvent être résolus si la mise à la terre et le blindage peuvent être utilisés correctement ensemble. La structure de mise à la terre de l'électronique comprend approximativement une mise à la terre du système, une mise à la terre du châssis (mise à la terre blindée), une mise à la terre numérique (mise à la terre logique) et une mise à la terre analogique.

Dans la conception du fil de mise à la terre de la carte PCB, le PCB multicouche et le PCB monocouche ont tous deux adopté la technologie de mise à la terre. L'objectif de la technologie de mise à la terre est de minimiser l'impédance de mise à la terre et donc de réduire le potentiel de la boucle de mise à la terre qui retourne du circuit à l'alimentation.

(1) Le choix correct d'un point de mise à la terre unique et d'un point de mise à la terre multiple dans le circuit basse fréquence, la fréquence de fonctionnement du signal est inférieure à 1 MHz, son câblage et l'effet inductif entre les dispositifs ne sont pas importants, la circulation formée par le circuit de Mise à la terre a un impact plus important sur les interférences, de sorte qu'un point de mise à la terre doit être adopté. Lorsque la fréquence de fonctionnement du signal est supérieure à 10 MHz, l'impédance de la ligne de masse devient très importante. À ce stade, l'impédance de la ligne de terre doit être réduite autant que possible et les points multiples les plus proches doivent être utilisés pour la mise à la terre. Lorsque la fréquence de fonctionnement est de 1 ~ 10 MHz, si un point de mise à la terre est utilisé, la longueur de la ligne de terre ne doit pas dépasser 1 / 20 de la longueur d'onde, sinon la méthode de mise à la terre multipoint doit être utilisée. Le circuit à haute fréquence doit être mis à la terre en série multipoints, la ligne de terre doit être courte et épaisse, et une feuille de cuivre de mise à la terre de grande surface en forme de grille doit être disposée autour de l'élément à haute fréquence autant que possible.

(2) Séparer les circuits numériques des circuits analogiques il y a à la fois des circuits logiques à grande vitesse et des circuits linéaires sur la carte. Ils doivent être aussi séparés que possible, les lignes de masse des deux ne doivent pas être mélangées et doivent être connectées aux lignes de masse des bornes d'alimentation. Essayez d'augmenter la zone de mise à la terre du circuit linéaire.

(3) Épaissir le plus possible le fil de terre si le fil de terre est mince, le potentiel de terre changera avec le changement de courant, ce qui entraînera une instabilité du niveau du signal de synchronisation de l'électronique et une diminution de la performance anti - bruit. Par conséquent, le fil de terre doit être aussi épais que possible pour lui permettre de traverser la carte de circuit imprimé trois fois plus de courant. Si possible, la largeur du fil de terre doit être supérieure à 3 mm.

(4) former un fil de terre en boucle fermée lors de la conception du système de fil de terre d'une carte de circuit imprimé composée uniquement de circuits numériques, la formation d'un fil de terre en boucle fermée peut améliorer considérablement la résistance au bruit. La raison en est qu'il existe de nombreux éléments de circuit intégré sur la carte de circuit imprimé, en particulier lorsqu'il y a des éléments qui consomment plus d'énergie, en raison de la limitation de l'épaisseur du fil de masse, une grande différence de potentiel est créée sur la jonction de masse, ce qui entraînera une diminution de la résistance au bruit. Si la structure de masse forme une boucle, La différence de potentiel diminuera et la résistance au bruit de l'électronique augmentera.

(5) Lorsque la conception de la carte multicouche est adoptée, l'une des couches peut être utilisée comme « plan de masse complet», peut réduire l'impédance de mise à la terre tout en jouant un rôle de blindage. Nous plaçons souvent une large ligne de terre autour de la carte imprimée, ce qui fait la même chose.

(6) ligne de mise à la terre pour PCB à une couche dans un PCB à une couche (simple face), la largeur de la ligne de mise à la terre doit être aussi large que possible et doit être d'au moins 1,5 mm (60 mil). Étant donné que le câblage en étoile ne peut pas être implémenté sur un PCB monocouche, les variations de largeur des cavaliers et des fils de terre doivent être réduites au minimum, sinon elles entraînent des variations de l'impédance et de l'inductance de la ligne.

(7) ligne de mise à la terre de la carte de circuit imprimé à double couche dans la carte de circuit imprimé à double couche (double face), le câblage réseau / réseau de points de mise à la terre est préféré pour les circuits numériques. Cette méthode de câblage permet de réduire l'impédance de mise à la terre, la boucle de mise à la terre et la boucle de signal. Comme pour les PCB à couche unique, la largeur des lignes de terre et d'alimentation doit être d'au moins 1,5 mm.

Une autre disposition consiste à placer le plan de masse d'un côté et les lignes de signal et d'alimentation de l'autre. Dans cette disposition, la boucle de masse et l'impédance seront encore réduites. A ce moment, le condensateur de découplage peut être placé le plus près possible entre la ligne d'alimentation IC et le plan de masse.

(8) Capacité PCB sur la carte multicouche, la capacité PCB est produite par une couche isolante mince qui sépare le plan d'alimentation du sol. Sur une plaque monocouche, la disposition parallèle des lignes d'alimentation et de masse crée également cet effet capacitif. Un avantage d'un condensateur PCB est qu'il a une réponse en fréquence très élevée et une faible Inductance série uniformément répartie sur toute la surface ou sur toute la ligne. Il est équivalent à un condensateur de découplage réparti uniformément sur toute la carte. Aucun composant discret n'a cette fonction.

(9) circuit à grande vitesse et circuit à basse vitesse

Les circuits et composants à grande vitesse doivent être placés plus près du plan de sol et les circuits et composants à faible vitesse doivent être placés plus près du plan d'alimentation.

(10) Le cuivre de mise à la terre est rempli dans certains circuits analogiques et la zone inutilisée de la carte est couverte par un grand plan de masse pour fournir un blindage et augmenter la capacité de découplage. Mais si cette zone de cuivre est suspendue (par exemple, elle n’est pas reliée au sol), elle peut fonctionner comme une antenne et poser des problèmes de compatibilité électromagnétique.

(11) Plan de masse et plan d'alimentation dans un PCB multicouche dans un PCB multicouche, il est recommandé de placer le plan d'alimentation et le plan de masse le plus près possible des couches adjacentes afin de créer une grande capacité PCB sur toute la carte. Le signal critique le plus rapide doit être placé près d'un côté du plan de masse et le signal non critique doit être placé près du plan d'alimentation.

(12) Exigences en matière d'alimentation lorsque le circuit nécessite plusieurs sources d'alimentation, utilisez la mise à la terre pour séparer chaque source d'alimentation. Mais il n'est pas possible de mettre plusieurs points à la terre dans un PCB monocouche. Une solution consiste à séparer les lignes d'alimentation et de terre d'une source d'alimentation des autres, ce qui permet également d'éviter les couplages bruyants entre les sources d'alimentation.