PCB Tecnico - Progettazione ragionevole di messa a terra del PCB

Migliori pratiche per la messa a terra dei segnali misti

Sai che le soluzioni di messa a terra di solito devono essere adattate specificamente per PCB a segnale misto, ma ci sono diverse "best practice" che possono aiutarti a risolvere il problema.

Quando progetta, ricorda di scegliere il miglior sistema di messa a terra; autobus, autobus o aereo.

Bus: Per la progettazione del layout PCB della maggior parte dei sistemi a segnale misto, il bus non è una buona soluzione. L'impedenza del cavo del bus può essere molto grande alla frequenza del sistema, che può causare una grande caduta di tensione.

Piano di terra: Generalmente, la migliore soluzione per la messa a terra del PCB è un piano di terra completo. La geometria del piano di terra assicura la più bassa impedenza possibile e di solito fornisce il percorso di ritorno della corrente continua. Inoltre, un piano di terra completo proteggerà il PCB più di una rete di terra. Come per la rete elettrica, occorre prestare attenzione quando si collega il circuito integrato (IC) al piano di terra PCB per garantire che il percorso della corrente di ritorno non si intersechi. Di solito, la soluzione è "migliore" e il costo è più alto. Se siete così frugale come i quaccheri, può essere utile calcolare l'impedenza associata all'uso di un bus o di una rete di terra.

Un design ragionevole di messa a terra PCB può ridurre EMI nei sistemi a segnale misto

La messa a terra reale non è facile come lo schema schematico.

Alcuni progetti a segnale misto possono utilizzare due piani di terra separati nel tentativo di separare circuiti analogici e digitali per ridurre l'EMI. Tuttavia, avere due piani di terra completamente indipendenti significa che alcuni riferimenti possono essere diversi. Questo potrebbe causare errori. Nei circuiti con convertitore di dati, perline di ferrite e diodi Schottky possono essere utilizzati per collegare un piano di terra separato. Tuttavia, per sistemi più generali, è possibile combinare due piani di terra o utilizzare un piano di terra PCB. Finché i percorsi di ritorno della corrente AC/DC non si incrociano, causeranno "crosstalk" (proprio come "crosstalk" quando qualcuno mi taglia fuori). Raccomando di utilizzare un piano di terra solido, preferibilmente un percorso di ritorno corrente ben pianificato. Se non è possibile utilizzare un piano solido, tagliare uno spazio nel piano per separare il componente AC/DC e il suo percorso di ritorno corrente. Il piano di terra con il divario è ancora continuo e sarà un buon riferimento, ma introdurrà una piccola quantità di rumore al circuito. Se si tagliano gli spazi vuoti, non lasciare segni su di essi, perché gli spazi vuoti possono essere come antenne. Indipendentemente dal metodo utilizzato, cerca di abbreviare il più possibile il percorso di ritorno corrente. Ciò contribuirà a ridurre l'IME che può essere irradiato dal ciclo corrente.

Se ci sono condensatori di bypass o disaccoppiamento nella progettazione PCB, collegarli direttamente al piano di terra aiuterà a ridurre l'EMI. La messa a terra di questi condensatori assicura rapidamente che il percorso per la corrente di ritorno per completare il ciclo sia molto breve. Se il percorso di connessione tra condensatore e terra è troppo lungo, la corrente di ritorno potrebbe prendere scorciatoie e alla fine cadere dove non dovrebbero essere.

Competenze pratiche di IC a segnale misto

Come sapete, ci sono complessità nei sistemi a segnale misto, ma i circuiti integrati a segnale misto possono introdurre ulteriori complicazioni. Diverse combinazioni di queste richiedono soluzioni diverse. Ecco alcuni suggerimenti quando si tratta di IC a segnale misto.

PCB con un singolo IC a segnale misto

Se avete familiarità con il campo stellare, abbiamo progettato il circuito audio. Quando si progetta un PCB con un solo IC a segnale misto, la messa a terra a stella può essere una buona soluzione. Il terreno stellare utilizza un singolo punto come riferimento invece dell'intero strato piano. Per i convertitori e altri chip a segnale misto, i produttori di solito consigliano di collegare i pin AGND e DGND all'esterno del chip. Questa connessione può essere utilizzata come terra stellare. Se si utilizzano due piani di terra separati e un IC a segnale misto, è anche possibile collegare i due piani di terra del telaio insieme a questo punto. Una complicazione della messa a terra delle stelle è che la connessione alla messa a terra delle stelle deve essere il più vicino possibile alla stessa lunghezza. Se questa configurazione non è pratica per il circuito, è meglio utilizzare un altro tipo di messa a terra.

PCB con circuiti integrati multipli a segnale misto

Se il vostro circuito stampato utilizza più IC a segnale misto, la messa a terra a stella non è pratica. Questo perché è necessario collegare AGND e DGND di ogni IC insieme all'esterno di ogni caso IC, tutti nella stessa posizione. William Penn non ha nemmeno pianificato quell'incrocio. Se si sta costruendo un PCB con più IC a segnale misto su di esso, consiglio di utilizzare un piano di terra con lacune per separare la corrente di ritorno, o un percorso di corrente di ritorno senza lacune e un'ispezione molto attenta.

La messa a terra del sistema Hybrid-Signal richiede un'attenta pianificazione del layout perché il percorso di ritorno deve essere controllato per ridurre EMI e "crosstalk". Se tutto sembra uguale, la pianificazione del layout è molto difficile. Utilizzare il software di progettazione PCB per colorare componenti e reti in modo che i sistemi AC e DC o pin possano essere separati intuitivamente quando si utilizzano IC a segnale misto.