Технология PCBA - Влияние плоского разреза заземления на характеристики EMC пластины PCB

Плоская канавка заземления - это канавка в заземленном слое пластины PCB (плоскость заземления), которая обычно используется для размещения некоторых сигнальных линий или обеспечения альтернативных путей возвращения, необходимых для многослойной пластины. Форма, размер и положение канавки напрямую влияют на производительность схемы.

Анализ влияния плоского разреза заземления на характеристики EMC пластины PCB

Конструкция плоского разреза заземления может оказать значительное влияние на производительность электромагнитной совместимости (EMC) пластин PCB, что может быть вредным или полезным. Чтобы понять это, нам сначала нужно выяснить характеристики распределения тока высокоскоростных и низкоскоростных сигналов на панели PCB. При низкоскоростной передаче ток течет главным образом по пути наименьшего сопротивления. Как показано на рисунке ниже, когда низкоскоростной ток течет из точки A в точку B, его обратный сигнал будет широко распространен на плоскости заземления и вернется к источнику. На данный момент распределение тока относительно широкое.

Однако в случае высокоскоростной передачи доминирующим фактором будет индуктивный эффект на пути возврата сигнала, превышающий эффект сопротивления. Высокоскоростной обратный сигнал будет течь по пути наименьшего сопротивления, образуя узкий и концентрированный луч, который плотно следует за линией сигнала ниже.

Когда на PCB - плате есть несовместимые схемы, необходимо использовать стратегию « разделенного заземления», чтобы избежать наложения сигнала возврата и связи сопротивления общего заземления. Это означает, что напряжение питания, цифровые и аналоговые сигналы, высокоскоростные и низкоскоростные сигналы, а также плоскость заземления сигналов высокого и низкого тока разделены. В предыдущих описаниях распределения тока возврата от высокоскоростных и низкоскоростных сигналов мы можем легко понять важность стратегии разделения заземления.

Однако, когда высокоскоростные и низкоскоростные сигналы проходят через открытые слоты в плоскости электропитания или заземления, они могут вызвать множество серьезных проблем. К ним относятся:

Плоская канавка заземления увеличивает площадь контура тока, тем самым увеличивая индуктивность контура, в результате чего форма выходной волны легко колеблется.

Для высокоскоростных сигнальных линий, которые требуют строгого контроля сопротивления и проводки в соответствии с моделью полосы, прорезь может нарушить модель полосы, что приведет к разрыву сопротивления, что приведет к серьезным проблемам целостности сигнала.

Прорыв в плоскости заземления повышает вероятность излучения в окружающее пространство и делает монтажные платы более уязвимыми для помех со стороны космического магнитного поля.

Снижение высокочастотного напряжения на обоих концах кольцевых индукторов может образовывать гомомольные источники излучения и создавать гомомольные помехи излучения через внешние кабели.

Прорыв в плоскости заземления также увеличивает риск помех высокочастотным сигналам между другими схемами на панели.

При обработке прорезей в плоскости заземления должны соблюдаться следующие принципы:

Для высокоскоростных сигнальных линий, требующих строгого управления сопротивлением, их пути должны быть строго защищены от проводки через зоны разделения, чтобы предотвратить разрыв сопротивления, что, в свою очередь, может привести к серьезным проблемам целостности сигнала;

При наличии несовместимых схем на платах PCB должны быть приняты меры по совместному использованию заземления, но при этом необходимо обеспечить, чтобы высокоскоростные линии сигнала не были вынуждены пересекать зону разделения, а также свести к минимуму низкоскоростные линии сигнала, проходящие через зону разделения;

В тех случаях, когда невозможно избежать выравнивания через разделительную канавку, соответствующая обработка должна осуществляться с использованием схемы моста;

При стратификации следует избегать внешнего соединения с разъемом, поскольку при наличии существенной разности потенциалов между точками a и B на пласте могут возникать проблемы с конформным излучением по внешним кабелям;

При проектировании ПХБ разъемов высокой плотности, за исключением особых потребностей, обычно необходимо обеспечить расположение каждого штыря вокруг заземленной сети или равномерное распределение сети в расположении штырей, чтобы обеспечить непрерывность плоскости заземления и тем самым эффективно предотвратить появление прорезки.

Плоская прорезь заземления оказывает глубокое влияние на производительность EMC PCB - панелей и требует тщательного проектирования. Следуя принципам предотвращения высокоскоростных линий, проходящих через слоты, рационального распределения заземления, при необходимости моста и оптимизации макета разъема, можно эффективно улучшить производительность EMC и обеспечить стабильность и надежность продукта.