Technologie PCB - Retour de carte PCB et calculs associés

Pour une charge purement résistive, le courant de diaphonie est proportionnel à di / DT = DV / (t? 10% - 90% * r). Dans la formule, di / DT (taux de variation du courant), DV (oscillation de la source d'interférence) et R (charge de la source d'interférence) font tous référence aux paramètres de la source d'interférence (di / DT est identique à t? 10 s'il s'agit d'une charge Capacitive). ). Il ressort de la formule que le signal basse fréquence du PCB n'est pas nécessairement inférieur à la diaphonie du signal haute vitesse. C'est - à - dire: un signal 1khz n'est pas nécessairement un signal à basse vitesse, nous devons considérer le cas des bords de manière synthétique. Pour les signaux à bords raides, il contient un grand nombre de composantes harmoniques et présente une grande amplitude à chaque point de multiplication. Par conséquent, faites attention lorsque vous choisissez un périphérique PCB. Ne choisissez pas aveuglément une puce qui commute rapidement, cela augmentera non seulement les coûts, mais également les problèmes de diaphonie et de CEM.

Tout plan de puissance adjacent ou autre plan pouvant servir de plan de retour à ce signal, à condition qu'il y ait des condensateurs appropriés aux deux extrémités du signal pour fournir le chemin de faible réactance au GNd. Dans les applications normales, les alimentations respectives de la puce io sont généralement utilisées pour la réception et l'émission, et il y a généralement des condensateurs de découplage de 0,01 - 0,1 µF entre chaque alimentation et la masse, et ces condensateurs sont également aux deux extrémités du signal, de sorte que l'effet de retour du plan d'alimentation est secondaire au plan de masse. Cependant, si d'autres plans de puissance sont utilisés pour le reflux, il n'y a généralement pas de chemin de faible réactance à la masse aux deux extrémités du signal. De cette façon, le courant induit dans le plan adjacent trouvera la capacité la plus proche et retournera à la masse. Si le "condensateur le plus proche" est éloigné du point de départ ou de la fin, l'écho devra parcourir une grande distance pour former un chemin d'écho complet, qui est également le chemin d'écho du signal voisin et le même flux d'écho. L'effet des perturbations de la route et du sol commun est le même, ce qui équivaut à une diaphonie entre les signaux.

Pour certaines partitions d'alimentation croisées inévitables, un filtre passe - haut (par example un condensateur 680p de série de résistances 10Ω) formé d'un condensateur ou d'une connexion RC en série (par example un condensateur 680p de série de résistances 10Ω) peut être connecté à cette partition. La valeur exacte dépend du type de signal. Pour fournir un chemin de retour haute fréquence, mais aussi pour isoler la diaphonie basse fréquence entre les plans mutuels). Cela peut impliquer la question de l'ajout de condensateurs entre les plans d'alimentation, ce qui peut sembler un peu intéressant, mais cela fonctionne certainement. Si certaines spécifications ne le permettent pas, le condensateur peut être amené à la masse sur les deux plans de la partition.

Dans le cas où d'autres plans sont empruntés pour le retour, il est préférable d'ajouter plusieurs petits Condensateurs à la masse aux deux extrémités du signal pour fournir le chemin de retour. Mais cette approche est souvent difficile à mettre en œuvre. Car la majeure partie de l'espace de surface à proximité des bornes est occupée par les résistances d'adaptation et les condensateurs de découplage de la puce.

Le bruit de retour est l'une des principales sources de bruit sur le plan de référence. Il est donc nécessaire d'étudier le trajet et la plage de débit du reflux.

Connaissance théorique du chemin de retour PCB.

C'est un circuit électrique sur une carte de circuit imprimé avec un courant électrique traversant les fils. En général, nous ne voyons que les fils électriques utilisés en surface pour transmettre le signal, de l'extrémité motrice à l'extrémité réceptrice. En effet, le courant ne peut circuler que sur la boucle. Les lignes de transmission sont ce que nous pouvons voir, tandis que le chemin de retour du courant est souvent invisible. Ils refoulent généralement par le plan de masse et le plan de puissance. En l'absence de circuits physiques, les chemins de boucle sont difficiles à estimer et à contrôler.

Chaque fil sur le PCB et sa boucle forment une boucle de courant. Selon le principe du rayonnement électromagnétique, lorsqu'un courant électrique soudain traverse une boucle de fil dans un circuit électrique, il crée un champ électromagnétique dans l'espace et affecte les autres fils. C'est notre cas. En général, afin de réduire les effets des rayonnements, nous devrions d'abord comprendre les principes de base des rayonnements et les paramètres associés à leur intensité.

Rayonnement de mode différentiel sur une carte de circuit imprimé

Ces boucles sont l'équivalent de petites antennes qui fonctionnent et rayonnent des champs magnétiques dans l'espace. Nous l'avons simulé en utilisant le rayonnement produit par une petite antenne en anneau. Définissez un petit anneau avec un courant de I et une surface de S. l'intensité du champ électrique mesurée dans le champ lointain de R dans l'espace libre est:

Champ électrique eââ (V / M)

Fréquence ()

Région de Shah ()

Courant (A)

Rââ distance (m)

Mesure de l'angle entre l'antenne et le plan de rayonnement ()

Il convient aux petites boucles placées en espace libre et sans réflexion de surface. En effet, nos produits sont réalisés au sol et non en espace libre. Le rayonnement est proportionnel au courant de boucle et à la surface de boucle, et au carré de la fréquence du courant.

Le trajet du courant de retour dans la carte de circuit imprimé est étroitement lié à la fréquence du courant. Selon la connaissance de base du circuit, un courant continu ou basse fréquence circule toujours dans le sens où l'impédance est minimale; Et le courant haute fréquence circule toujours dans le sens d'une réactance minimale avec une certaine résistance.

Si l'on ne tient pas compte de l'influence des trous et des tranchées formés par les sur - trous sur le plan du cuivre, le chemin où l'impédance est minimale, c'est - à - dire le chemin du courant basse fréquence, est constitué par les lignes d'arc sur le plan du cuivre à la masse et le courant sur chaque arc; la densité est liée à la résistivité sur cet arc.

Chemin de courant à haute fréquence sur le plan cuivre PCB

Pour une ligne de transmission, le chemin de retour de l'inductance minimale, c'est - à - dire le chemin de retour du courant haute fréquence, est situé sur le plan revêtu de cuivre juste en dessous du câblage du signal. Cette voie de retour minimise la surface de l'espace entouré par l'ensemble de la boucle, ce qui permet à l'antenne annulaire formée par le signal d'avoir une intensité minimale de champ magnétique rayonné dans l'espace (ou la capacité de recevoir un rayonnement spatial).

Pour un câblage rectiligne relativement long, il peut être considéré comme une ligne de transmission idéale. Le courant de retour du signal qui y circule est une zone en forme de ruban dont l'axe central est le câblage du signal. Plus la distance de l'axe central du câblage du signal est grande, moins la densité de courant est importante.

Est le courant du signal d'origine en "a, ampères";

C'est la distance entre le câblage du signal et le plan de cuivre en "pouces, pouces";

Il s'agit de la distance verticale en "pouces, pouces" d'un point sur le plan de cuivre à la ligne de signal;

C'est la densité de courant à ce moment - là en "A / IN., ampères par pouce".

Distribution de densité de courant de retour de ligne de transmission PCB

Énumérer le pourcentage de courant de retour circulant à travers une zone en forme de bande centrée sur le Centre de la ligne de transmission, avec une largeur de.

En supposant qu'il soit en pouces, le courant renvoyé par une zone située à 0035 pouces de la ligne de transmission ne représente que 13% de tout le courant retourné, et la distribution spécifique sur un côté de la ligne de transmission n'est que de 6,5% et la densité est très faible. Il peut donc être ignoré.

Résumé:

1. Lorsqu'il y a un plan de revêtement de cuivre continu, dense et complet sous le câblage du signal PCB, l'interférence de bruit du courant de retour du signal sur le plan de revêtement de cuivre est locale. Ainsi, il est possible de réduire considérablement l'impact du retour du signal numérique sur le circuit analogique, à condition de respecter le principe de localisation de l'agencement et du câblage, c'est - à - dire d'allonger artificiellement dans une certaine mesure la distance entre les lignes de signal numérique, les dispositifs numériques et analogiques et les Dispositifs de simulation. Interférence

2. Le courant de retour transitoire à haute fréquence retourne aux bornes d'entraînement par un plan adjacent à la trace du signal (plan de masse ou plan d'alimentation). La charge terminale de la piste de signal pilote est connectée entre la piste de signal et un plan (plan de masse ou plan d'alimentation) directement adjacent à la piste de signal.

3. Plus la zone environnante du cordon d'alimentation et du fil de terre sur la carte d'impression PCB est grande, plus son énergie rayonnante est grande. Ainsi, en contrôlant le chemin de retour, nous pouvons minimiser la zone environnante et contrôler l'étendue du rayonnement.