Technologie PCB - Principes de classification et de sélection de mise à la terre de conception de PCB à grande vitesse

Avec le développement de la technologie électronique, les produits électroniques deviennent de plus en plus puissants. La conception de PCB joue un rôle important dans la conception de produits électroniques, car la qualité de la conception de PCB aura un impact direct sur la mise en œuvre de la fonctionnalité du produit.

Dans la conception de l'électronique, il n'est pas difficile de concevoir un circuit PCB pour remplir sa fonction. La difficulté réside dans le fait qu'il n'est pas soumis à divers effets (tels que les changements de température et d'humidité, les changements de pression atmosphérique, les chocs mécaniques, les effets de la corrosion, etc.). Afin d'obtenir un entretien continu pour un travail normal et stable, nous prendrons diverses méthodes de conception ou mesures de processus de fabrication pour éliminer ou réduire ces effets. Comme nous le savons tous, la conception de la terre est la base de la conception du système, une bonne mise à la terre est la condition préalable à un fonctionnement sûr et stable du système. Donc, aujourd'hui, nous allons parler à tout le monde de la méthode de mise à la terre dans la conception de PCB à haute vitesse.

Conception de mise à la terre PCB:

Dans un sens large, la mise à la terre comprend deux significations, à savoir la mise à la terre et la mise à la Terre virtuelle. Connexion à la terre signifie une connexion à la terre; Par connexion à une masse virtuelle, on entend une connexion à un point de référence de potentiel. Lorsque le point de référence est isolé électriquement de la terre, il est appelé une connexion flottante. La mise à la terre a deux objectifs: l'un est d'assurer un fonctionnement stable et fiable du système de contrôle et d'empêcher les interférences causées par la boucle de mise à la terre, c'est ce que l'on appelle communément la mise à la terre de travail; L'autre consiste à prévenir les risques d'électrocution pour les opérateurs en raison de dommages à l'isolation de l'appareil ou de chutes et à garantir la sécurité de l'appareil, appelée mise à la terre de protection.

Principe de sélection de la terre:

Pour un dispositif ou un système donné, à la fréquence la plus élevée d'intérêt (longueur d'onde correspondante), il est considéré comme un circuit haute fréquence lorsque la longueur l > in de la ligne de transmission, sinon il est considéré comme un circuit basse fréquence.

(1) circuit basse fréquence (< 1mhz), un point de mise à la terre unique est recommandé;

(2) circuit haute fréquence (> 10mhz), la mise à la terre multipoint est recommandée;

(3) circuit hybride haute et basse fréquence, mise à la terre hybride, plage de fréquence de fonctionnement applicable généralement 500khz - 30m

Méthode de mise à la terre PCB:

1. Mise à la terre à point unique: la ligne de masse de tous les circuits est connectée au même point sur le plan de masse, divisée en un point unique en série et un point unique en parallèle.

Un point de mise à la terre unique signifie que dans tout le système, un seul point physique est défini comme un point de référence de mise à la Terre auquel tous les autres points nécessitant une mise à la terre sont connectés.

La mise à la terre à point unique convient aux circuits à basse fréquence (inférieure à 1 MHz). Si la fréquence de fonctionnement du système est si élevée que la longueur d'onde de fonctionnement est comparable à la longueur du fil de terre du système, la mise à la terre à point unique est un problème. Lorsque la longueur de la ligne de terre est proche de 1 / 4 de la longueur d'onde, c'est comme une ligne de transmission court - circuitée. Le courant et la tension de la ligne de terre sont distribués en ondes stationnaires, la ligne de terre devient une antenne rayonnante et ne peut pas jouer le rôle de « terre».

Pour réduire l'impédance de mise à la terre et éviter le rayonnement, la longueur de la ligne de terre doit être inférieure à 1 / 20 de la longueur d'onde. Lors du traitement d'un circuit d'alimentation, on peut généralement envisager une mise à la terre à point unique. Pour les PCB avec un grand nombre de circuits numériques, la méthode de mise à la terre à point unique n'est généralement pas recommandée en raison de sa richesse en harmoniques supérieures.

Mise à la terre multipoint

2. Mise à la terre multipoint: la ligne de terre de tous les circuits est proche de la terre, la ligne de terre est courte et convient à la mise à la terre à haute fréquence.

La mise à la terre multipoint signifie que chaque point de mise à la terre dans un appareil est connecté directement au plan de masse le plus proche de lui, ce qui rend la longueur du fil de mise à la terre la plus courte possible.

Le circuit de mise à la terre multipoint a une structure simple et le phénomène d'ondes stationnaires à haute fréquence qui peut survenir sur la ligne de mise à la terre est considérablement réduit. Convient pour les occasions où la fréquence de travail est élevée (> 10mhz). Cependant, la mise à la terre multipoints peut entraîner la formation de nombreuses boucles de mise à la terre à l'intérieur de l'appareil, ce qui réduit la résistance de l'appareil au champ électromagnétique externe. En cas de mise à la terre multipoint, Notez

Problèmes circulaires intentionnels, en particulier lors de la mise en réseau entre différents modules et périphériques. Perturbations électromagnétiques causées par la boucle de terre:

Idéalement, la masse devrait être une entité physique avec un potentiel nul et une impédance nulle. Cependant, la ligne de masse réelle a elle - même une composante résistive et une composante réactionnelle. Lorsque le courant circule à travers la ligne de terre, il y aura une chute de tension. La ligne de terre formera une boucle avec d'autres connexions (signaux, lignes d'alimentation, etc.). Lorsque le champ électromagnétique variable sera couplé à la boucle, il sera dans la boucle de terre.

En effet, la Force électromotrice induite est générée et couplée à la charge par une boucle de mise à la terre, ce qui constitue une menace potentielle EMI.

3. Mise à la terre hybride: mélange de mise à la terre à point unique et de mise à la terre multipoint.

En règle générale, tous les modules utilisent les deux méthodes de mise à la terre combinées et utilisent une méthode de mise à la terre hybride pour compléter la connexion entre la ligne de terre du circuit et la terre.

Si l'on ne choisit pas d'utiliser le plan entier comme ligne de masse commune, par example lorsque le module lui - même a deux lignes de masse, il est nécessaire de diviser le plan de masse, ce qui interagit généralement avec le plan d'alimentation. Veuillez noter les principes suivants:

(1) Aligner le plan pour éviter le chevauchement du plan d'alimentation et du plan de masse sans rapport, sinon tous les plans de masse échoueront et interféreront les uns avec les autres;

(2) dans le cas des hautes fréquences, les couches seront couplées entre elles par la capacité parasite de la carte;

(3) Les lignes de signal entre les plans de masse, tels que le plan de masse numérique et le plan de masse analogique, sont reliées par un pont de terre et le chemin de retour le plus proche est configuré par le trou traversant le plus proche.

(4) Évitez d'exécuter des traces à haute fréquence telles que les lignes d'horloge près du plan de masse isolé, ce qui pourrait entraîner un rayonnement inutile.

(5) la zone de boucle formée par la ligne de signal et sa boucle est aussi petite que possible, ce qui est également connu sous le nom de règle de boucle minimale; Plus la zone de la boucle est petite, moins il y a de rayonnement extérieur et moins il y a de perturbations de l'extérieur. Lors de la Division du plan de masse et du câblage du signal, la distribution du plan de masse et les traces de signal importantes doivent être prises en compte pour éviter les problèmes causés par la fente du plan de masse.

4. Flottant:

« mise à la terre flottante», une méthode de mise à la Terre par laquelle le système de mise à la terre de l'équipement est isolé électriquement du sol.

En raison de certaines faiblesses du sol flottant lui - même, il ne convient pas aux grands systèmes en général et sa méthode de mise à la terre est rarement utilisée.