Notizie PCB - Metodi e tecniche di progettazione di messa a terra a punto singolo nella progettazione PCB

Metodi e tecniche di progettazione di messa a terra a punto singolo nella progettazione PCB

Il circuito stampato PCB è molto importante per la progettazione di messa a terra del segnale. Se il design di messa a terra è improprio, il circuito stampato PCB produrrà rumore di messa a terra e radiazione elettromagnetica durante l'uso, che avrà un impatto significativo sulle prestazioni elettriche complessive del prodotto.

Pertanto, l'editor ha invitato la tecnologia del circuito Benqiang a presentarti le idee di progettazione della messa a terra del circuito stampato PCB da messa a terra a punto singolo, messa a terra multi-punto, messa a terra mista, messa a terra del circuito analogico, messa a terra del circuito digitale e molti altri aspetti., Metodi e tecniche di progettazione. Si può dire che è pieno di sincerità e un sacco di prodotti secchi.

A causa delle limitazioni di spazio, oggi parleremo prima del metodo di progettazione di messa a terra a punto singolo nel circuito stampato.

Il collegamento a terra monopunto significa che il circuito di messa a terra è collegato a un singolo punto di riferimento durante il processo di progettazione dei prodotti PCB. Lo scopo di questa rigorosa impostazione di messa a terra è impedire che la corrente proveniente da due sottosistemi diversi (con livelli di riferimento diversi) passi attraverso lo stesso percorso di ritorno della corrente RF, con conseguente accoppiamento di impedenza comune.

Quando componenti, circuiti, interconnessioni, ecc. operano tutti nella gamma di frequenza di 1MHz o inferiore, l'uso della tecnologia di messa a terra a punto singolo è il migliore, il che significa che l'influenza dell'impedenza di trasmissione distribuita è minima. Alle frequenze più elevate, l'induttanza del percorso di ritorno diventa non trascurabile. Quando la frequenza è più alta, l'impedenza del piano di potenza e delle tracce di interconnessione è più significativa. Se la lunghezza della linea è un multiplo dispare della lunghezza d'onda del segnale 1/4 (la lunghezza d'onda è determinata dalla velocità di bordo crescente del segnale periodico), queste impedenze possono diventare molto grandi. C'è un'impedenza finita nel percorso di ritorno della corrente, verrà generata una caduta di tensione e verrà generata una corrente di radiofrequenza indesiderata. Ciò è particolarmente evidente nei circuiti stampati ad alta frequenza PCB.

A causa della significativa influenza dell'impedenza a RF, queste tracce e conduttori di terra funzionano come antenne loop, e la quantità di energia irradiata dipende dalla dimensione del loop. Un loop riccio, indipendentemente dalla sua forma, è ancora un'antenna. Per questo motivo, la tecnologia di messa a terra a punto singolo di solito non è più utilizzata quando la frequenza è superiore a 1MHz. Nella figura 1 sottostante, sono mostrati due metodi di messa a terra a punto singolo: messa a terra in serie e messa a terra parallela. La messa a terra in serie è una struttura a catena a cascata che consente l'accoppiamento di impedenza comune tra i riferimenti a terra di ciascun sottosistema. Ciò è irragionevole quando la frequenza è superiore a 1MHz. Questa figura attira solo l'induttanza nel circuito di messa a terra e la capacità distribuita esiste anche in questi tre circuiti di messa a terra. Quando l'induttanza e la capacità esistono allo stesso tempo, si verifica la risonanza. Per questa struttura, ci possono essere 3 diverse risonanze.

Metodo di messa a terra a punto singolo nella progettazione PCB

Per la messa a terra in serie, la corrente totale attraverso il percorso finale di ritorno L 1 è I 1+I2+I3 La tensione di I1 (VA) e I 3 (V c) non è zero, ma VA definita dalla seguente formula =(I 1+I2+I3)ÏL1

Vc=(I 1+I2+I3)�L 1+(I 2+I3)�L2+(I 3)�L 3

Per questa struttura ampiamente utilizzata, una grande corrente produrrà una caduta di tensione attraverso l'impedenza finita. Il riferimento di tensione tra il circuito e la struttura di riferimento può essere sufficiente per impedire al sistema di funzionare come previsto.

Nella fase di progettazione del circuito stampato PCB, il progettista deve prestare attenzione ai problemi nascosti nella tecnologia di messa a terra di serie utilizzando messa a terra a punto singolo. Se ci sono più circuiti di diversi livelli di potenza, questa tecnica di messa a terra non può essere utilizzata, perché i circuiti ad alta potenza generano grandi correnti di terra, che influenzeranno dispositivi e circuiti a bassa potenza. Se questo metodo di messa a terra deve essere adottato, allora il circuito più sensibile deve essere impostato direttamente nella posizione di ingresso di potenza e il più lontano possibile da dispositivi e circuiti a bassa potenza.

Un migliore metodo di messa a terra a punto singolo è la messa a terra parallela. Tuttavia, c'è uno svantaggio di utilizzare questo metodo, cioè perché ogni percorso di ritorno della corrente può avere un'impedenza diversa, la tensione del rumore di terra è aggravata. Se vengono utilizzati più circuiti stampati in combinazione o più sottogruppi sono utilizzati in un prodotto finale, allora un certo circuito può essere molto lungo, soprattutto se queste linee sono utilizzate in interconnessione. Questi fili di terra possono anche avere una grande impedenza, che danneggerà l'effetto desiderato della connessione a terra a bassa resistenza.

Quando più circuiti stampati sono collegati in parallelo in questo modo, si pensava che una messa a terra rigorosa avrebbe risolto il problema, ma si scopre che il prodotto non può superare il test di radiazione. Come il collegamento in serie, ci sono capacità distribuite da ogni circuito a terra. Quando si utilizza questo layout, il progettista dovrebbe rendere il valore di induttanza di ogni percorso di ritorno al suolo approssimativamente lo stesso, anche se è difficile da raggiungere nella pratica. In questo modo, la risonanza tra ogni circuito e il terreno dovrebbe essere approssimativamente la stessa, in modo che non ci saranno risonanze multiple che influenzano il funzionamento del circuito. Un altro problema con l'utilizzo della tecnologia di messa a terra a punto singolo è l'accoppiamento delle radiazioni. Questo fenomeno può verificarsi tra i fili, tra i fili e il circuito stampato, o tra i fili e l'alloggiamento. Oltre all'accoppiamento delle radiazioni RF, può verificarsi anche crosstalk, a seconda della distanza fisica tra i percorsi di ritorno correnti. Questo accoppiamento può avvenire sotto forma di capacità o induttanza. Il grado di crosstalk dipende dalla gamma di frequenza del segnale di ritorno e la radiazione dei componenti ad alta frequenza è più grave di quella dei componenti a bassa frequenza.

La tecnologia di messa a terra a punto singolo si trova comunemente nei circuiti audio, nelle apparecchiature analogiche, nei sistemi di alimentazione a frequenza industriale e DC e nei prodotti incapsulati in plastica. Sebbene la tecnologia di messa a terra a punto singolo sia solitamente utilizzata a basse frequenze, a volte è utilizzata anche nei circuiti stampati ad alta frequenza o nei sistemi. Questa applicazione è fattibile quando i progettisti sono consapevoli di tutti i problemi legati all'induttanza in diverse strutture di messa a terra.