Technologie PCB - Mise à la terre unique et multipoint dans la conception de PCB

Un point de mise à la terre unique signifie qu'un seul point physique dans l'ensemble du système de circuit est défini comme un point de référence de mise à la terre et que tous les autres points nécessitant une mise à la terre sont directement connectés à ce point. Dans un circuit basse fréquence, il n'y aura pas beaucoup d'impact entre le câblage et les composants. En général, les circuits dont la fréquence est inférieure à 1 MHz doivent être mis à la masse en un point.

GNd est l'abréviation de Wire Ground terminal. Représente la ligne de terre ou la ligne 0.

Le GNd (Ground) sur le schéma et la carte représente le fil de terre ou le fil 0. GNd signifie borne commune ou mise à la terre, mais cette mise à la terre n'est pas vraiment une mise à la terre. C'est la mise à la terre supposée de l'application, et pour l'alimentation, c'est le pôle négatif de l'alimentation. C'est différent de la terre. Parfois, il doit être connecté à la terre, parfois pas, selon les circonstances.

La masse de signal du dispositif peut être un point du dispositif ou un morceau de métal comme point de référence de la masse de signal, fournissant un potentiel de référence commun à tous les signaux du dispositif.

Un point de mise à la terre unique peut améliorer considérablement la qualité du signal et la résistance aux interférences du système. Son rôle se manifeste principalement dans les domaines suivants:

Réduction du bruit: en séparant les différents signaux à la terre, vous pouvez réduire l'impact des interférences à haute fréquence sur les signaux à basse fréquence.

Amélioration de la transmission du signal: dans les circuits à grande vitesse, un point de mise à la terre unique garantit que le chemin de retour du signal est clair, ce qui réduit la latence et la distorsion du signal.

Faciliter l'optimisation de la mise en page: la conception à point unique de mise à la terre offre une flexibilité pour la mise en page de PCB, en particulier dans les circuits complexes, ce qui permet un meilleur contrôle du chemin de mise à la terre et simplifie la conception de la mise en page.

La mise à la terre multipoint signifie que chaque point de mise à la terre d'un appareil électronique est directement connecté au plan de masse le plus proche (c'est - à - dire la plaque de base métallique de l'appareil). Dans les circuits haute fréquence, l'influence de la capacité parasite et de l'inductance est plus grande. Typiquement, les circuits dont la fréquence est supérieure à 10 MHz utilisent généralement une masse multipoint.

Connaissez - vous la mise à la terre unique, la mise à la terre multipoint, la mise à la terre flottante et la mise à la terre hybride dans la mise en page et la conception de PCB?

Flottant, c'est - à - dire que la ligne de masse du circuit est mise à la terre sans conducteur. Masse virtuelle: point qui n'est pas mis à la terre mais qui est au même potentiel que la terre.

L'avantage est que le circuit n'est pas affecté par les caractéristiques électriques de la terre. La flottaison permet de rendre très importante la résistance d'isolement entre la masse d'alimentation (masse électrique forte) et la masse de signal (masse électrique faible) et donc d'éviter les interférences électromagnétiques dues au couplage d'un circuit commun d'impédance de masse.

L'inconvénient est que le circuit est vulnérable aux capacités parasites, ce qui entraîne une variation du potentiel de masse du circuit et augmente les perturbations inductives sur le circuit analogique.

La « terre » est un concept très important en électronique. Étant donné que la « Terre» a beaucoup de classifications et de fonctions qui peuvent facilement être confondues, résumons le concept de « terre».

« mise à la terre» comprend la mise à la terre du signal à l'intérieur de l'appareil et la mise à la terre de l'appareil. Les deux ont des concepts différents et des objectifs différents. La définition classique de « masse» est « un point équipotentiel ou un plan utilisé comme référence pour un circuit ou un système».

I: le signal "masse", également appelé "masse" de référence, est le point de référence à potentiel nul et l'extrémité commune de la boucle de signal du circuit.

(1) DC à la terre: Circuit DC "à la Terre", point de référence de potentiel zéro.

(2) Mise à la terre AC: le fil neutre de l'alimentation AC. Il doit être distingué de la ligne de terre.

(3) alimentation à la terre: point de référence de potentiel zéro pour les équipements de réseau à courant élevé et les équipements d'amplification de puissance.

(4) analogiquement: point de référence à potentiel nul de l'amplificateur, échantillonneur - bloqueur, convertisseur A / N et comparateur.

(5) numériquement: aussi appelé logiquement, est le point de référence potentiel zéro du circuit numérique.

(6) « mise à la terre à chaud»: l’alimentation à découpage ne nécessite pas l’utilisation d’un transformateur de fréquence de puissance dont la « mise à la terre» du circuit de commutation est liée au réseau électrique du secteur, c’est - à - dire la « mise à la terre à chaud», c’est - à - dire la mise sous tension.

7° « mise à la terre à froid»: parce que le transformateur haute fréquence de l’alimentation à découpage isole les entrées et les sorties; Comme son circuit de rétroaction utilise souvent un photocoupleur, il peut non seulement transmettre le signal de rétroaction, mais aussi isoler la « masse» des deux côtés; Ainsi, la sortie est la ligne de terre, appelée « ligne de terre froide», qui n'est pas chargée.

Mise à la terre du signal

La masse de signal du dispositif peut être un point du dispositif ou un morceau de métal comme point de référence de la masse de signal, fournissant un potentiel de référence commun à tous les signaux du dispositif.

Il existe une mise à la terre à un point, une mise à la terre à plusieurs points, une mise à la terre flottante et une mise à la terre hybride. (la terre flottante est principalement présentée ici) un point de mise à la terre unique signifie qu'un seul point physique dans l'ensemble du système de circuit est défini comme un point de référence de mise à la terre, et tous les autres points nécessitant une mise à la terre sont directement connectés à ce point. Dans un circuit basse fréquence, il n'y aura pas beaucoup d'impact entre le câblage et les composants. En général, les circuits dont la fréquence est inférieure à 1 MHz doivent être mis à la masse en un point. La mise à la terre multipoint signifie que chaque point de mise à la terre d'un appareil électronique est directement connecté au plan de masse le plus proche (c'est - à - dire la plaque de base métallique de l'appareil). Dans les circuits haute fréquence, l'influence de la capacité parasite et de l'inductance est plus grande. Circuits dont la fréquence est généralement supérieure à 10 MHz, fréquemment utilisés

Plusieurs points de terre. Flottant, c'est - à - dire que la ligne de masse du circuit est mise à la terre sans conducteur. ã Terre virtuelle: point qui n'est pas mis à la terre mais qui est au même potentiel que la terre. L'avantage est que le circuit n'est pas affecté par les caractéristiques électriques de la terre. La flottaison permet de rendre très importante la résistance d'isolement entre la masse d'alimentation (masse électrique forte) et la masse de signal (masse électrique faible) et donc d'éviter les interférences électromagnétiques dues au couplage d'un circuit commun d'impédance de masse. L'inconvénient est que le circuit est vulnérable aux capacités parasites, ce qui entraîne une variation du potentiel de masse du circuit et augmente les perturbations inductives sur le circuit analogique. Un compromis consiste à connecter une grande résistance de décharge entre le sol flottant et le sol commun pour libérer les charges accumulées. Prenez soin de contrôler l'impédance de la résistance de décharge, une résistance trop faible peut affecter la qualification du courant de fuite de l'appareil.

Application de la technologie flottante

Séparer la mise à la terre de l'alimentation AC de la mise à la terre de l'alimentation DC

Typiquement, le fil neutre de l'alimentation secteur est mis à la terre. Cependant, le potentiel de ligne zéro de l'alimentation n'est pas le potentiel nul de la terre en raison de la résistance de masse et du courant qui le traverse. De plus, il y a souvent de nombreuses perturbations sur la ligne neutre de l'alimentation en courant alternatif. Si la mise à la terre de l'alimentation ca n'est pas séparée de la mise à la terre de l'alimentation CC, cela affectera le fonctionnement normal de l'alimentation CC et des circuits CC suivants. Ainsi, l'utilisation d'une technique flottante séparant la masse d'alimentation en courant alternatif de la masse d'alimentation en courant continu permet d'isoler les perturbations de la masse d'alimentation en courant alternatif.

Amplificateur technologie flottante

Pour les amplificateurs, en particulier les petits signaux d'entrée et les amplificateurs à gain élevé, tout petit signal perturbateur en entrée peut entraîner un fonctionnement anormal. La technique flottante utilisant l'amplificateur permet ainsi de bloquer l'entrée du signal perturbateur, améliorant la compatibilité électromagnétique de l'amplificateur.

C considérations relatives au procédé flottant

1) essayez d'augmenter la résistance d'isolation du système flottant à la terre pour aider à réduire le courant perturbateur de mode commun entrant dans le système flottant.

2) Les fabricants de PCB doivent prêter attention à la capacité parasite du système flottant à la terre. Le signal perturbateur haute fréquence peut encore être couplé au système flottant par des capacités parasites.

3) la technologie flottante doit être combinée avec des technologies compatibles électromagnétiquement telles que le blindage et l'isolation pour obtenir les meilleurs résultats souhaités.

4) lors de l'utilisation de la technologie flottante, il convient de prêter attention aux dangers de l'électricité statique et de la contre - attaque de tension pour l'équipement et le personnel.

Comment choisir le bon endroit de mise à la terre dans la conception de la carte de circuit imprimé.

1. Principe de sélection du lieu de mise à la terre

Le choix du lieu de mise à la terre est principalement divisé en un point de mise à la terre unique et plusieurs points de mise à la terre. Dans les circuits basse fréquence, l'utilisation d'un point unique de mise à la terre est généralement recommandée en raison de l'effet inductif faible, afin de réduire le bruit apporté par la boucle de mise à la terre. Dans les circuits à haute fréquence, l'impédance de la terre devient très importante et à ce stade, une méthode de mise à la terre multipoint qui réduit l'impédance de la terre doit être utilisée.

2. Mise à la terre unique et multipoint

La méthode de mise à la terre à point unique s'applique aux circuits dont la fréquence de fonctionnement du signal est inférieure à 1 MHz, auquel cas le courant de boucle à la terre a un impact important sur les interférences, de sorte qu'un seul point de mise à la terre peut être sélectionné.

À des fréquences de signal supérieures à 10 MHz, plusieurs points de mise à la terre doivent être sélectionnés pour assurer l'intégrité du signal. Le contrôle de la combinaison de points de mise à la masse des circuits numériques et linéaires à grande vitesse, en veillant à ce qu'ils soient connectés séparément au côté de l'alimentation, peut améliorer efficacement la résistance au bruit du circuit.

3. Conception de ligne de mise à la terre

La conception du fil de terre a également beaucoup à voir avec les performances du circuit. Le fil de terre doit être aussi épais que possible afin qu'il puisse traverser le circuit trois fois la valeur du courant admissible, et la largeur du fil de terre doit généralement être supérieure à 3 mm. Si le fil de terre est trop fin, il peut entraîner une instabilité du niveau du signal et une diminution de la résistance au bruit.

4. L'importance de la conception du circuit

Dans une carte de circuit imprimé composée uniquement de circuits numériques, pour améliorer la résistance au bruit, la conception de la ligne de masse comme un chemin en boucle morte permet de réduire efficacement la différence de potentiel et donc d'améliorer la cohérence du courant.

5. Ligne de haute densité et technologie microporeuse

Avec la multifonctionnalisation de l'électronique, la distance de contact diminue progressivement, la vitesse de transmission du signal augmente, la densité de câblage entre les points et la longueur de positionnement augmentent, et les exigences pour l'utilisation de la configuration de ligne à haute densité et de la technologie microporeuse sur les PCB augmentent également. Ces facteurs rendent les cartes de circuits imprimés multicouches plus courantes, améliorant ainsi les performances globales du circuit.