Qual è la classificazione di messa a terra del design PCB ad alta velocità?

Con lo sviluppo della tecnologia elettronica, le funzioni del prodotto dei prodotti elettronici stanno diventando sempre più potenti. La progettazione di PCB svolge un ruolo importante nella progettazione di prodotti elettronici, poiché la progettazione buona o cattiva di PCB influirà direttamente sulla realizzazione delle funzioni del prodotto.

Nella progettazione di prodotti elettronici, non è difficile progettare un circuito PCB per raggiungere la sua funzione. La difficoltà è che non è influenzato da vari effetti, come variazioni di temperatura e umidità, variazioni della pressione dell'aria, shock meccanici, corrosione, ecc. Al fine di ottenere un lavoro continuo e normale, adotteremo vari metodi di progettazione o processo di produzione misure per eliminare o ridurre questi effetti. Tutti sanno che la progettazione di base è il fondamento della progettazione di sistema. Una buona messa a terra è un prerequisito per un funzionamento sicuro e stabile del sistema. Quindi oggi parleremo della conoscenza pertinente del metodo di messa a terra nella progettazione di PCB ad alta velocità.

Progetto di messa a terra PCB:

L'ampia messa a terra include due significati, ovvero terra solida e terra virtuale. La terra solida si riferisce alla connessione con la terra; connessione di terra virtuale si riferisce alla connessione con il potenziale punto di riferimento, quando questo punto di riferimento è elettricamente isolato da terra, si chiama connessione flottante. Esistono due scopi della messa a terra: uno è garantire il funzionamento stabile e affidabile del sistema di controllo e prevenire le interferenze causate dal circuito di terra, che viene spesso chiamato terra di lavoro; l'altro è quello di evitare il rischio di scosse elettriche per l'operatore a causa del danneggiamento dell'isolamento o della caduta dell'attrezzatura e per garantire la sicurezza dell'apparecchiatura. Questo si chiama messa a terra protettiva.

Principio di selezione del terreno:

Per un dato dispositivo o sistema, alla lunghezza d'onda λ corrispondente alla massima frequenza di interesse, quando la lunghezza della linea di trasmissione L> λ, è considerato un circuito ad alta frequenza, altrimenti è considerato un circuito a bassa frequenza.

(1) Circuito a bassa frequenza (≤ 1 MHZ), si consiglia la messa a terra a punto singolo;

(2) Circuito ad alta frequenza (≥ 10 MHZ), si consiglia la messa a terra multipunto;

(3) Circuito misto ad alta e bassa frequenza, messa a terra mista, la gamma di frequenza di lavoro applicabile è generalmente 500 kHz - 3 0MHz;

Metodo di messa a terra del PCB:

1. Messa a terra a punto singolo: i fili di terra di tutti i circuiti sono collegati allo stesso punto sul piano di terra e sono divisi in messa a terra a punto singolo in serie e messa a terra a punto singolo parallela.

La messa a terra a punto singolo è adatta per circuiti con frequenze più basse (inferiori a 1 MHZ). Se la frequenza operativa del sistema è così elevata che la lunghezza d'onda operativa è paragonabile alla lunghezza del cavo di massa del sistema, c'è un problema con il metodo di messa a terra a punto singolo. Quando la lunghezza del filo di terra è prossima al 25 percento della lunghezza della lunghezza d'onda, è come una linea di trasmissione con terminali in cortocircuito. La corrente e la tensione del filo di terra sono distribuite come onde stazionarie. Il filo di terra diventa un'antenna radiante e non può svolgere il ruolo di" ground" ;.

Per ridurre l'impedenza di terra ed evitare le radiazioni, la lunghezza del filo di terra deve essere inferiore alla lunghezza d'onda 5 percento. Nell'elaborazione del circuito di potenza, si può generalmente considerare un singolo punto di messa a terra. Per i PCB utilizzati in un gran numero di circuiti digitali, in genere non è consigliabile utilizzare un metodo di messa a terra a punto singolo a causa delle sue ricche armoniche di alto ordine.

2. Messa a terra multipunto: i fili di terra di tutti i circuiti sono collegati a terra nelle vicinanze. Il filo di terra è molto corto e adatto per la messa a terra ad alta frequenza.

La messa a terra multipunto indica che ciascun punto di messa a terra nell'apparecchiatura è direttamente collegato al piano di messa a terra più vicino ad esso, in modo che la lunghezza del conduttore di terra sia la più breve.

La struttura del circuito di messa a terra multipunto è semplice e il fenomeno delle onde stazionarie ad alta frequenza che possono apparire sulla linea di messa a terra è significativamente ridotto. È adatto per occasioni con alta frequenza di lavoro (≥ 10 MHZ). Tuttavia, la messa a terra multipunto può causare molti anelli di massa all'interno del dispositivo, riducendo così la resistenza del' campi elettromagnetici. Nel caso della messa a terra multipunto, dobbiamo annotare i problemi del circuito intenzionale, in particolare l'interferenza elettromagnetica causata dal circuito di terra quando si collegano in rete tra diversi moduli e dispositivi:

Il filo di terra ideale dovrebbe essere un'entità fisica con potenziale zero e impedenza zero. Tuttavia, il filo di terra stesso ha sia un componente di resistenza che un componente di reattanza. Quando una corrente scorre attraverso il filo di terra, viene generata una caduta di tensione. Il filo di terra formerà un anello con altri collegamenti (segnale, linea di alimentazione, ecc.). Quando il campo elettromagnetico variabile nel tempo viene accoppiato a questo circuito, una forza elettromotrice indotta verrà generata nel circuito di terra e accoppiata al carico dal circuito di terra, rappresentando una potenziale minaccia EMI.

3. Messa a terra mista: mescolare messa a terra a punto singolo e messa a terra multipunto.

In generale, tutti i moduli utilizzeranno due metodi di messa a terra in modo completo e utilizzeranno un metodo di messa a terra misto per completare la connessione tra la terra del circuito e il piano di terra.

Se non si sceglie di utilizzare l'intero piano come terra comune, ad esempio quando il modulo stesso ha due motivi, è necessario dividere il piano di terra, che spesso interagisce con il piano di potenza. Prestare attenzione ai seguenti principi:

(1) Allineare i piani per evitare la sovrapposizione tra il piano di potenza irrilevante e il piano di terra, altrimenti causerà il fallimento di tutti i piani di terra e interferiranno l'uno con l'altro;

(2) In caso di alta frequenza, si verificherà l'accoppiamento tra gli strati attraverso la capacità parassita del circuito;

(3) Le linee di segnale tra i piani di terra (come i piani di terra digitali e i piani di terra analogici) sono collegate da ponti di terra e il percorso di ritorno più vicino viene configurato attraverso il foro passante più vicino.

(4) Evita di eseguire tracce ad alta frequenza come linee di clock vicino al piano di massa isolato, causando radiazioni non necessarie.

(5) L'area del loop formata dalla linea del segnale e dal suo loop è il più piccola possibile, nota anche come regola del loop minimo; minore è l'area del circuito, minore è la radiazione esterna e minore è l'interferenza ricevuta dal mondo esterno. Quando si suddividono il piano di massa e i segnali di instradamento, considerare la distribuzione del piano di massa e tracce di segnale importanti per prevenire problemi causati dalla scanalatura del piano di massa.

4. Terreno galleggiante:

La terra flottante si riferisce a un metodo di messa a terra in cui il sistema di messa a terra dell'apparecchiatura è isolato elettricamente da terra.

A causa di alcuni punti deboli del terreno galleggiante, non è adatto a sistemi di grandi dimensioni in generale e il suo metodo di messa a terra è raramente utilizzato.