Notizie PCB - Che cosa è la progettazione di messa a terra del telaio e del pcb

Cos'è il terreno di terra? Anche se questa domanda può sembrare semplice, ci sono effettivamente differenze reali tra i diversi tipi di messa a terra. La messa a terra elettrica si riferisce a un conduttore che agisce come un percorso comune di ritorno per la corrente da vari dispositivi elettrici, spesso indicato come il punto potenziale 0, il punto di riferimento per tutte le altre tensioni nel sistema.

La terra del telaio si riferisce al conduttore che si collega alla custodia metallica dell'apparecchiatura, che di solito è collegata alla terra del segnale in uno o più punti. Determinare dove e come il segnale terra è collegato al telaio è fondamentale per ridurre al minimo rumore e interferenze. Una corretta progettazione di messa a terra del circuito riduce le emissioni irradiate di un prodotto e aumenta la sua resistenza ai campi elettromagnetici esterni.

Nel caso di un PCB, ad esempio, quando un cavo di ingresso/uscita (I/O) è assemblato in un involucro metallico, perché il circuito terra trasporta corrente e ha una certa impedenza, genera una caduta di tensione, VG. Questa tensione aziona correnti di modalità comune sul cavo, che a sua volta innesca radiazioni dal cavo. Se il circuito a terra è collegato al telaio all'estremità del PCB di fronte al cavo, l'intera tensione VG guida il flusso di corrente al cavo. Tuttavia, se la massa del circuito è collegata al telaio al connettore I/O, idealmente la tensione che guida il flusso di corrente della modalità comune al cavo sarà zero. A questo punto, l'intera tensione di terra sarà presente alla fine del PCB dove non c'è connessione via cavo. Pertanto, è fondamentale stabilire una connessione a bassa impedenza tra il telaio e la massa del circuito nell'area I/O del PCB.

Un'altra spiegazione è che la tensione di terra genera una corrente di rumore in modalità comune che scorre al connettore I/O. Al connettore, si verifica uno shunt tra il cavo e il punto in cui la terra PCB incontra il telaio. minore è il valore dell'impedenza da terra PCB al telaio, minore è la corrente in modalità comune sul cavo. La chiave per raggiungere questo approccio è essere in grado di ottenere una bassa impedenza nel collegamento PCB al telaio (soprattutto nella gamma di frequenze di interesse). Tuttavia, questo di solito non è facile da raggiungere, soprattutto a frequenze nell'intervallo di diversi kilohertz o più larghi. Alle alte frequenze, ciò significa che è necessaria una bassa induttanza, che di solito deve essere raggiunta tramite connessioni multipunto.

Stabilire una connessione a bassa impedenza tra il terreno del circuito e il telaio nell'area I/O aiuta anche a migliorare l'immunità alla radiofrequenza (RF). Eventuali correnti di rumore ad alta frequenza indotte nel cavo saranno condotte al telaio invece di scorrere attraverso il terreno PCB.

Il collegamento a terra del telaio fornisce tre principali utenze:

Poiché il telaio è stato impostato su un potenziale di riferimento globale 0V, ora funge da gabbia Faraday, fornendo un'ampia schermatura elettromagnetica.

Ha una caratteristica di sicurezza che dirige efficacemente le correnti parassitarie, comprese scariche elettrostatiche, cortocircuiti o rumore, verso la terra.

All'ingresso del filtro EMI, fornisce un percorso di ricezione a bassa impedenza per il rumore in modalità comune, eliminando la necessità di ferrite aggiuntive o grandi strozzature sulla scheda.

Circa la progettazione di messa a terra PCB:

01.Disposizione del terreno

Tutti i componenti che devono essere messi a terra sono collegati insieme da una linea comune, che è più comune nei progetti PCB più vecchi o più semplici.

02.Strato terreno condiviso

La pratica più comune nella progettazione di PCB è quella di impostare uno strato di messa a terra condiviso, in cui qualsiasi spazio sul PCB non occupato da un allineamento o da un componente è coperto dallo strato di messa a terra. Il piano di terra condiviso non solo migliora significativamente le prestazioni termiche del PCB, ma aiuta anche a ridurre le interferenze elettromagnetiche (EMI).

03.Progettazione di strati di terra dedicati

Nei PCB multistrato viene impostato uno strato di messa a terra dedicato e i componenti sono collegati allo strato di messa a terra attraverso vie di messa a terra. Questo design è più comune in più strati e struttura complessa del PCB.

04.Configurazione di messa a terra del sistema di alimentazione

Durante l'installazione di un sistema di alimentazione,tutte le connessioni di messa a terra sono riassunte su un bus di messa a terra. Questo bus è quindi collegato al conduttore di messa a terra e, infine, alla barra di messa a terra o alla rete di messa a terra.

La barra di messa a terra concentra i conduttori di messa a terra di tutte le apparecchiature in un punto comune. Per garantire una migliore messa a terra, la resistenza di messa a terra a questo punto dovrebbe essere inferiore a 5 ohm e un cavo di alto calibro dovrebbe essere utilizzato per collegare il bus di messa a terra ai dispositivi di messa a terra (barre di terra e reti di messa a terra).

05.Messa a terra Equipotenziale o messa a terra uniforme

Messa a terra equipotenziale significa che ogni elemento conduttivo all'interno dell'area protetta dovrebbe avere lo stesso potenziale di terra, che si ottiene collegando elettricamente il telaio dell'apparecchiatura, le tubazioni metalliche e tutti i dispositivi di messa a terra.

Equipotenziale assicura che non vi sia alcuna differenza significativa di potenziale tra qualsiasi componente conduttivo all'interno dell'area, impedendo così l'elettrocuzione in caso di guasto.

La terra svolge un ruolo vitale nei sistemi e nelle apparecchiature elettriche, non solo fornendo un percorso di ritorno sicuro per le apparecchiature, ma anche riducendo le interferenze elettromagnetiche e migliorando la stabilità del sistema. Una corretta progettazione di messa a terra può efficacemente ridurre il rumore e le radiazioni in modalità comune, migliorando così la capacità anti-interferenza e l'affidabilità dell'apparecchiatura. Discutiamo la messa a terra del telaio e la sua applicazione nella progettazione del PCB, evidenziando l'importanza delle connessioni a bassa impedenza e varie strategie di progettazione di messa a terra come strati di messa a terra condivisi e strati di messa a terra dedicati.