Ar trebui separate straturile de sol AGND și DGND?
Răspunsul simplu este că depinde de situație, iar răspunsul detaliat este că de obicei nu sunt separate.Deoarece, în majoritatea cazurilor, separarea stratului de pământ nu va face decât să crească inductanța curentului de retur, ceea ce aduce mai mult rău decât bine.Formula V = L(di/dt) arată că pe măsură ce inductanța crește, zgomotul de tensiune crește.Și pe măsură ce crește curentul de comutare (deoarece crește rata de eșantionare a convertorului), va crește și zgomotul de tensiune.Prin urmare, straturile de împământare ar trebui conectate împreună.
Un exemplu este că, în unele aplicații, pentru a respecta cerințele tradiționale de proiectare, alimentarea magistralei murdare sau circuitele digitale trebuie plasate în anumite zone, dar și prin constrângerile de dimensiune, ceea ce face ca placa să nu poată realiza o partiție bună de aspect, în acest sens. caz, stratul de împământare separat este cheia pentru a obține o performanță bună.Cu toate acestea, pentru ca proiectarea generală să fie eficientă, aceste straturi de împământare trebuie conectate împreună undeva pe placă printr-o punte sau un punct de conectare.Prin urmare, punctele de conectare ar trebui să fie distribuite uniform pe straturile de împământare separate.În cele din urmă, va exista adesea un punct de conectare pe PCB care devine cea mai bună locație pentru a trece curentul de întoarcere fără a provoca degradarea performanței.Acest punct de conectare este de obicei situat lângă sau sub convertor.
Când proiectați straturile de alimentare, utilizați toate urmele de cupru disponibile pentru aceste straturi.Dacă este posibil, nu permiteți acestor straturi să partajeze aliniamente, deoarece aliniamentele suplimentare și viale pot deteriora rapid stratul de alimentare prin împărțirea lui în bucăți mai mici.Stratul de putere rară rezultat poate stoarce căile de curent până acolo unde sunt cele mai necesare, și anume pinii de putere ai convertorului.Strângerea curentului dintre canale și alinieri crește rezistența, provocând o scădere ușoară a tensiunii la pinii de putere ai convertorului.
În cele din urmă, plasarea stratului de alimentare este critică.Nu stivuiți niciodată un strat de alimentare digitală zgomotos deasupra unui strat de alimentare analogică, altfel cele două se pot cupla, chiar dacă sunt pe straturi diferite.Pentru a minimiza riscul de degradare a performanței sistemului, designul ar trebui să separe aceste tipuri de straturi, mai degrabă decât să le stivuiască împreună, ori de câte ori este posibil.
Poate fi ignorat designul sistemului de livrare a energiei (PDS) al unui PCB?
Scopul de proiectare al unui PDS este de a minimiza ondulația de tensiune generată ca răspuns la cererea de curent de alimentare.Toate circuitele necesită curent, unele cu o cerere mare, iar altele care necesită ca curent să fie furnizat la un ritm mai rapid.Folosirea unui strat de putere sau de masă cu impedanță scăzută complet decuplat și o laminare bună a PCB minimizează ondulația de tensiune din cauza necesității curente a circuitului.De exemplu, dacă proiectul este proiectat pentru un curent de comutare de 1 A și impedanța PDS este de 10 mΩ, ondulația maximă de tensiune este de 10 mV.
În primul rând, o structură de stivă de PCB ar trebui proiectată pentru a susține straturi mai mari de capacitate.De exemplu, o stivă cu șase straturi poate conține un strat de semnal superior, un prim strat de masă, un prim strat de putere, un al doilea strat de putere, un al doilea strat de sol și un strat de semnal inferior.Primul strat de masă și primul strat de alimentare sunt prevăzute pentru a fi în imediata apropiere unul de celălalt în structura stivuită, iar aceste două straturi sunt distanțate la 2 până la 3 mils una dintre ele pentru a forma o capacitate intrinsecă a stratului.Marele avantaj al acestui condensator este că este gratuit și trebuie doar specificat în notele de fabricație a PCB-ului.Dacă stratul de alimentare trebuie să fie împărțit și există mai multe șine de alimentare VDD pe același strat, trebuie utilizat cel mai mare nivel posibil de alimentare.Nu lăsați găuri goale, dar acordați atenție și circuitelor sensibile.Acest lucru va maximiza capacitatea acelui strat VDD.Dacă designul permite prezența unor straturi suplimentare, două straturi suplimentare de împământare ar trebui plasate între primul și al doilea strat de alimentare.În cazul aceleiași distanțe între miezuri de 2 până la 3 mils, capacitatea inerentă a structurii laminate va fi dublată în acest moment.
Pentru laminarea ideală a PCB-ului, condensatorii de decuplare ar trebui să fie utilizați la punctul de intrare inițial al stratului de alimentare și în jurul DUT, ceea ce va asigura că impedanța PDS este scăzută pe întregul interval de frecvență.Utilizarea unui număr de condensatoare de la 0,001µF până la 100µF va ajuta la acoperirea acestui interval.Nu este necesar să aveți condensatori peste tot;Condensatorii de andocare direct împotriva DUT-ului vor încălca toate regulile de producție.Dacă sunt necesare măsuri atât de severe, circuitul are alte probleme.
Importanța plăcuțelor expuse (E-Pad)
Acesta este un aspect ușor de trecut cu vederea, dar este esențial pentru a obține cea mai bună performanță și disipare a căldurii a designului PCB.
Pad expus (Pin 0) se referă la un pad de sub majoritatea circuitelor integrate moderne de mare viteză și este o conexiune importantă prin care toată împământarea internă a cipul este conectată la un punct central de sub dispozitiv.Prezența unui pad expus permite multor convertoare și amplificatoare să elimine necesitatea unui pin de împământare.Cheia este să formați o conexiune electrică și o conexiune termică stabilă și fiabilă atunci când lipiți acest pad la PCB, altfel sistemul ar putea fi grav deteriorat.
Conexiunile electrice și termice optime pentru plăcuțele expuse pot fi realizate urmând trei pași.În primul rând, acolo unde este posibil, plăcuțele expuse ar trebui să fie replicate pe fiecare strat de PCB, ceea ce va oferi o conexiune termică mai groasă pentru tot pământul și, astfel, o disipare rapidă a căldurii, important în special pentru dispozitivele de mare putere.Pe partea electrică, aceasta va asigura o conexiune echipotențială bună pentru toate straturile de împământare.La replicarea plăcuțelor expuse pe stratul inferior, acesta poate fi folosit ca punct de decuplare la sol și ca loc de montare a radiatoarelor.
Apoi, împărțiți plăcuțele expuse în mai multe secțiuni identice.O formă de tablă de șah este cea mai bună și poate fi obținută prin grile transversale ale ecranului sau măști de lipit.În timpul asamblarii reflow, nu este posibil să se determine cum curge pasta de lipit pentru a stabili conexiunea dintre dispozitiv și PCB, astfel încât conexiunea poate fi prezentă, dar distribuită neuniform sau, mai rău, conexiunea este mică și situată la colț.Împărțirea suportului expus în secțiuni mai mici permite fiecărei zone să aibă un punct de conectare, asigurând astfel o conexiune fiabilă și uniformă între dispozitiv și PCB.
În cele din urmă, trebuie să se asigure că fiecare secțiune are o conexiune peste gaură la masă.Zonele sunt de obicei suficient de mari pentru a deține mai multe vias.Înainte de asamblare, asigurați-vă că umpleți fiecare canal cu pastă de lipit sau epoxidic.Acest pas este important pentru a vă asigura că pasta de lipire a tamponului expus nu curge înapoi în cavitățile vias, ceea ce altfel ar reduce șansele unei conexiuni adecvate.
Problema cuplajului încrucișat între straturile din PCB
În proiectarea PCB, cablajul de aspect al unor convertoare de mare viteză va avea inevitabil un strat de circuit cuplat încrucișat cu altul.În unele cazuri, stratul analog sensibil (putere, masă sau semnal) poate fi direct deasupra stratului digital cu zgomot ridicat.Majoritatea designerilor cred că acest lucru este irelevant, deoarece aceste straturi sunt situate pe straturi diferite.Este acesta cazul?Să ne uităm la un test simplu.
Selectați unul dintre straturile adiacente și injectați un semnal la acel nivel, apoi conectați straturile cuplate încrucișate la un analizor de spectru.După cum puteți vedea, există foarte multe semnale cuplate la stratul adiacent.Chiar și cu o distanță de 40 mils, există un sens în care straturile adiacente încă formează o capacitate, astfel încât la unele frecvențe semnalul va fi în continuare cuplat de la un strat la altul.
Presupunând că o parte digitală cu zgomot ridicat de pe un strat are un semnal de 1V de la un comutator de mare viteză, stratul necondus va vedea un semnal de 1mV cuplat de la stratul condus atunci când izolarea dintre straturi este de 60dB.Pentru un convertor analog-digital (ADC) pe 12 biți cu un swing la scară maximă de 2Vp-p, aceasta înseamnă 2LSB (bitul cel mai puțin semnificativ) de cuplare.Pentru un sistem dat, aceasta poate să nu fie o problemă, dar trebuie remarcat că atunci când rezoluția este crescută de la 12 la 14 biți, sensibilitatea crește cu un factor de patru și astfel eroarea crește la 8LSB.
Ignorarea cuplajului între planuri/strat încrucișat poate să nu provoace eșecul designului sistemului sau să slăbească designul, dar trebuie să rămâneți vigilenți, deoarece ar putea exista mai multă cuplare între cele două straturi decât s-ar putea aștepta.
Acest lucru trebuie remarcat atunci când se găsește o cuplare parazită a zgomotului în spectrul țintă.Uneori, cablarea aspectului poate duce la semnale neintenționate sau la cuplarea încrucișată a straturilor la diferite straturi.Țineți cont de acest lucru când depanați sistemele sensibile: problema poate fi în stratul de mai jos.
Articolul este preluat din rețea, dacă există vreo încălcare, vă rugăm să contactați pentru a șterge, mulțumesc!
Ora postării: Apr-27-2022