PCB Tecnico - Messa a terra a punto singolo e multipunto nella progettazione PCB

Messa a terra a punto singolo significa che solo un punto fisico nell'intero sistema di circuito è definito come punto di riferimento a terra e tutti gli altri punti che devono essere messi a terra sono direttamente collegati a questo punto. Nei circuiti a bassa frequenza, non ci sarà troppa influenza tra cablaggio e componenti. Di solito, il circuito con frequenza inferiore a 1MHz dovrebbe essere messo a terra in un punto.

GND si riferisce all'abbreviazione del terminale di terra del filo. Rappresenta il filo di terra o il filo 0.

Il GND (Ground) sullo schema del circuito e sul circuito stampato rappresenta il filo di massa o il filo 0. GND significa il terminale comune, o terra, ma questo terreno non è un terreno reale. È un terreno assunto per l'applicazione, per l'alimentazione elettrica, è il polo negativo di un alimentatore. E' diverso dalla terra. A volte ha bisogno di essere collegato alla terra, a volte non è necessario,a seconda della situazione specifica.

Il segnale di terra del dispositivo può essere un punto o un pezzo di metallo nel dispositivo come punto di riferimento di terra del segnale, che fornisce un potenziale di riferimento comune per tutti i segnali nel dispositivo.

La messa a terra a punto singolo può migliorare significativamente la qualità del segnale del sistema e la capacità anti-interferenza. Il suo ruolo si riflette principalmente nei seguenti aspetti:

Riduzione del rumore: Separando i diversi motivi del segnale, l'effetto dell'interferenza ad alta frequenza sui segnali a bassa frequenza può essere ridotto.

Migliora la trasmissione del segnale: nei circuiti ad alta velocità, la messa a terra a punto singolo assicura che il percorso di ritorno del segnale sia chiaro, riducendo così il ritardo del segnale e la distorsione.

Facilita l'ottimizzazione del layout: Il design di messa a terra a punto singolo offre flessibilità nel layout PCB, specialmente in circuiti complessi, consentendo un migliore controllo del percorso di terra e semplificando la progettazione del layout.

Messa a terra multipunto significa che ogni punto di messa a terra nel dispositivo elettronico è direttamente collegato al piano di terra più vicino ad esso (cioè, la piastra inferiore metallica del dispositivo). Nei circuiti ad alta frequenza, l'influenza della capacità parassitaria e dell'induttanza è maggiore. Generalmente, i circuiti con frequenze superiori a 10MHz spesso utilizzano la messa a terra multipunto.

Conosci messa a terra a punto singolo, messa a terra a più punti, terra galleggiante e messa a terra mista nel layout e nella progettazione PCB

Galleggiante, cioè, la terra del circuito è collegata alla terra senza un conduttore. Terreno virtuale: un punto che non è a terra ma ha lo stesso potenziale del terreno.

Il vantaggio è che il circuito non è influenzato dalle proprietà elettriche della terra. Il terreno galleggiante può rendere la resistenza di isolamento tra terra di potere (terra di forte corrente) e terra di segnale (terra di corrente debole) molto grande, in modo da può prevenire l'interferenza elettromagnetica causata dall'accoppiamento comune del circuito di impedenza di terra.

Lo svantaggio è che il circuito è suscettibile all'influenza della capacità parassitaria, che provoca il potenziale di terra del circuito di cambiare e aumenta l'interferenza induttiva al circuito analogico.

"Terra" è un concetto molto importante nella tecnologia elettronica. Poiché ci sono molte classificazioni e funzioni di "terra", è facile confondere, quindi riassumiamo il concetto di "terra".

"Messa a terra" include la messa a terra del segnale all'interno dell'apparecchiatura e la messa a terra dell'apparecchiatura. I concetti dei due sono diversi e anche i loro scopi sono diversi. La definizione classica di "terra" è "il punto equipotenziale o piano utilizzato come riferimento per un circuito o sistema".

Uno: Il segnale "terra" è anche chiamato il riferimento "terra", che è il punto di riferimento del potenziale zero e l'estremità comune del ciclo del segnale del circuito.

(1) CC terra: circuito DC "terra", punto di riferimento potenziale zero.

(2) terra CA: la linea neutra di alimentazione CA. Dovrebbe essere distinto dal filo di terra.

(3) Power ground: punto di riferimento potenziale zero per i dispositivi di rete ad alta corrente e gli amplificatori di potenza.

(4) Terra analogica: punto di riferimento potenziale zero dell'amplificatore, del campione e della tenuta, del convertitore A/D e del comparatore.

(5) Terra digitale: chiamato anche terreno logico, che è il punto di riferimento potenziale zero dei circuiti digitali.

(6) "Terra calda": l'alimentazione elettrica di commutazione non ha bisogno di utilizzare un trasformatore di frequenza di alimentazione e la "terra" del suo circuito di commutazione è collegata alla rete elettrica di rete, la cosiddetta "terra calda", che è attiva.

(7) "Terra fredda": perché il trasformatore ad alta frequenza dell'alimentazione elettrica di commutazione isola le estremità in ingresso e in uscita; e poiché il suo circuito di feedback utilizza spesso fotoaccoppiatori, può non solo trasmettere il segnale di feedback, ma anche isolare il "terreno" di entrambi i lati; Quindi l'estremità di uscita è La terra è chiamata "terra fredda" e non è carica.

Segnale a terra

Il segnale di terra del dispositivo può essere un punto o un pezzo di metallo nel dispositivo come punto di riferimento di terra del segnale, che fornisce un potenziale di riferimento comune per tutti i segnali nel dispositivo.

Ci sono messa a terra a punto singolo, messa a terra a più punti, terra galleggiante e messa a terra mista. La messa a terra a punto singolo significa che solo un punto fisico nell'intero sistema del circuito è definito come punto di riferimento a terra e tutti gli altri punti che devono essere messi a terra sono direttamente collegati a questo punto. Nei circuiti a bassa frequenza, non ci sarà troppa influenza tra cablaggio e componenti. Di solito, il circuito con frequenza inferiore a 1MHz dovrebbe essere messo a terra in un punto. Messa a terra multipunto significa che ogni punto di messa a terra nel dispositivo elettronico è direttamente collegato al piano di terra più vicino ad esso (cioè, la piastra inferiore metallica del dispositivo). Nei circuiti ad alta frequenza, l'influenza della capacità parassitaria e dell'induttanza è maggiore. Di solito la frequenza è maggiore del circuito 10MHz, spesso usa

Messa a terra a più punti. Galleggiante, cioè, la terra del circuito è collegata alla terra senza un conduttore. €ŽTerreno virtuale: un punto che non è a terra ma ha lo stesso potenziale del terreno. Il vantaggio è che il circuito non è influenzato dalle proprietà elettriche della terra. Il terreno galleggiante può rendere la resistenza di isolamento tra terra di potere (terra di forte corrente) e terra di segnale (terra di corrente debole) molto grande, in modo da può prevenire l'interferenza elettromagnetica causata dall'accoppiamento comune del circuito di impedenza di terra. Lo svantaggio è che il circuito è suscettibile all'influenza della capacità parassitaria, che provoca il potenziale di terra del circuito di cambiare e aumenta l'interferenza induttiva al circuito analogico. Un compromesso è quello di collegare una grande resistenza di sanguinamento tra il terreno galleggiante e il terreno comune per rilasciare la carica accumulata. Prestare attenzione a controllare l'impedenza della resistenza di rilascio, resistenza troppo bassa influenzerà la qualificazione della corrente di perdita dell'apparecchiatura.

Applicazione della tecnologia galleggiante

Separare il terreno di alimentazione CA dal terreno di alimentazione CC

Generalmente, la linea neutra dell'alimentatore CA è messa a terra. Tuttavia, a causa della resistenza alla messa a terra e della corrente che scorre attraverso di esso, il potenziale di linea zero dell'alimentazione elettrica non è il potenziale zero della terra. Inoltre, ci sono spesso molte interferenze sulla linea neutra dell'alimentatore CA. Se la terra dell'alimentazione CA non è separata dalla terra dell'alimentazione CC, influenzerà il normale funzionamento dell'alimentazione CC e dei successivi circuiti CC. Pertanto, l'uso della tecnologia galleggiante che separa il terreno di alimentazione CA dal terreno di alimentazione CC può isolare l'interferenza dal terreno di alimentazione CA.

Tecnologia galleggiante dell'amplificatore

Per gli amplificatori, specialmente i piccoli segnali di ingresso e gli amplificatori ad alto guadagno, tutti i piccoli segnali di interferenza all'estremità dell'ingresso possono causare un funzionamento anormale. Pertanto, utilizzando la tecnologia galleggiante dell'amplificatore può bloccare l'ingresso di segnali di interferenza e migliorare la compatibilità elettromagnetica dell'amplificatore.

c Precauzioni per la tecnologia galleggiante

1) Cercare di aumentare la resistenza di isolamento del sistema galleggiante al suolo, in modo da contribuire a ridurre la corrente di interferenza di modo comune che entra nel sistema galleggiante.

2) I produttori di PCB devono prestare attenzione alla capacità parassitaria del sistema galleggiante a terra. I segnali di interferenza ad alta frequenza possono ancora essere accoppiati al sistema galleggiante attraverso la capacità parassitaria.

3) La tecnologia galleggiante deve essere combinata con tecnologie di compatibilità elettromagnetica come schermatura e isolamento per ottenere migliori risultati attesi.

4) Quando si utilizza la tecnologia galleggiante, l'attenzione dovrebbe essere prestata ai rischi di elettricità statica e contrattacco di tensione alle apparecchiature e alle persone.

Come scegliere il punto di messa a terra appropriato nella progettazione del circuito stampato.

1.Principles di selezione del punto di messa a terra

La scelta del punto di messa a terra è principalmente divisa in messa a terra a punto singolo e messa a terra a più punti. Nei circuiti a bassa frequenza, a causa del debole effetto induttivo, di solito si consiglia di utilizzare un singolo punto di messa a terra per ridurre il rumore causato dal loop di terra. Nei circuiti ad alta frequenza, l'impedenza di terra diventa molto importante, questa volta dovrebbe essere utilizzata per ridurre il metodo di messa a terra multipunto dell'impedenza di terra.

2. Messa a terra a punto singolo e messa a terra a più punti

Il metodo di messa a terra a punto singolo è adatto per circuiti con frequenza di funzionamento del segnale inferiore a 1MHz, nel qual caso la corrente del ciclo di messa a terra ha una maggiore influenza sull'interferenza, quindi può essere selezionato solo un punto di messa a terra.

Alle frequenze del segnale superiori a 10MHz, i punti di messa a terra multipli devono essere selezionati per garantire l'integrità del segnale. Controllare il mix di punti di messa a terra per circuiti digitali e lineari ad alta velocità per garantire che siano collegati al lato dell'alimentazione elettrica separatamente può migliorare efficacemente l'immunità al rumore del circuito.

3. Progettazione del filo di terra

Il design del filo di terra è anche molto legato alle prestazioni del circuito. Il filo di massa dovrebbe essere il più spesso possibile in modo che possa passare tre volte il valore della corrente ammissibile del circuito e la larghezza del filo di massa dovrebbe essere normalmente superiore a 3mm. Se il cavo di massa è troppo sottile, può causare livelli di segnale instabili e ridotta immunità al rumore.

4.Importanza della progettazione del ciclo

Nei circuiti stampati costituiti solo da circuiti digitali, al fine di migliorare l'immunità al rumore, progettare il filo di terra come percorso ad anello morto può efficacemente ridurre la differenza di potenziale e quindi migliorare la consistenza della corrente.

5. Linee ad alta densità e tecnologia microvia

Man mano che i prodotti elettronici diventano multifunzionali, la distanza di contatto viene gradualmente ridotta, la velocità di trasmissione del segnale aumenta, la densità del cablaggio tra i punti e la lunghezza della localizzazione del miglioramento dei requisiti del PCB utilizzando la configurazione di linea ad alta densità e la tecnologia microvia. Questi fattori contribuiscono al fatto che i circuiti stampati multistrato sono diventati più comuni, migliorando così le prestazioni complessive del circuito.