Що таке класифікація заземлення високошвидкісного дизайну друкованих плат?
May 20, 2020
З розвитком електронних технологій продуктові функції електронних виробів стають все більш сильними. Дизайн друкованої плати відіграє важливу роль у дизайні електронних виробів, оскільки хороший чи поганий дизайн друкованої плати безпосередньо вплине на реалізацію функцій виробу.
При розробці електронних виробів складно розробити схему друкованої плати для досягнення її функції. Складність полягає в тому, що на неї не впливають різні впливи, такі як зміна температури і вологості, зміна тиску повітря, механічний удар, корозія тощо. Для досягнення постійної і нормальної роботи ми застосуємо різні методи проектування або виробничий процес заходи щодо усунення або зменшення цих наслідків. Всім відомо, що дизайн заземлення є основою дизайну системи. Хороше заземлення є необхідною умовою безпечної та стабільної роботи системи. Тому сьогодні ми поговоримо про відповідні знання методу заземлення у високошвидкісному дизайні друкованих плат.
Дизайн заземлення друкованої плати:
Широке заземлення включає два значення, а саме твердий грунт і віртуальний грунт. Тверда земля відноситься до зв’язку із землею; віртуальне наземне з'єднання відноситься до з'єднання з потенційною опорною точкою, коли ця опорна точка електрично ізольована від землі, вона називається плаваючим з'єднанням. Існує дві цілі заземлення: одна - забезпечити стабільну та надійну роботу системи управління та запобігти перешкодам, спричиненим контуром заземлення, який часто називають робочим ґрунтом; інший - уникати ризику ураження електричним струмом для оператора через пошкодження ізоляції або падіння обладнання та забезпечення безпеки обладнання. Це називається захисним заземленням.
Принцип відбору ґрунту:
Для даного пристрою або системи, на довжині хвилі λ, що відповідає найбільшій частоті, що цікавить, при довжині лінії передачі L> λ, його розглядають як високочастотний ланцюг, інакше він розглядають як ланцюг низької частоти.
(1) ланцюг низьких частот (≤ 1 МГц), рекомендується одноточкове заземлення;
(2) Високочастотний ланцюг (≥ 10 МГц), рекомендується багатоточкове заземлення;
(3) Змішаний ланцюг високої та низької частоти, змішане заземлення, застосований діапазон робочих частот, як правило, 500 кГц - 3 0 МГц;
Метод заземлення друкованої плати:
1. Одноточне заземлення: Провід заземлення всіх ланцюгів з'єднаний в одній точці на площині заземлення і поділяється на послідовні одноточкові заземлення та паралельні одноточкові заземлення.
Одноточне заземлення підходить для ланцюгів з нижчими частотами (нижче 1 МГц). Якщо робоча частота системи настільки висока, що робоча довжина хвилі порівнянна з довжиною системного відведення заземлення, виникає проблема з одноточковим методом заземлення. Коли довжина проводу заземлення близька до 25 відсотків довжини хвилі, це подібно лінії електропередачі з короткозамкненими клемами. Струм і напруга заземлюючого проводу розподіляються як стоячі хвилі. Провід заземлення стає випромінюючою антеною і не може грати роль&"земля GG".
Для зменшення опору заземлення та уникнення випромінювання довжина дроту заземлення повинна бути менше 5 відсотків довжини хвилі. При обробці силового ланцюга загалом можна розглядати єдину точку заземлення. Для друкованих плат, що використовуються у великій кількості цифрових мікросхем, зазвичай не рекомендується використовувати одноточковий метод заземлення через його багатих гармонік високого порядку.
2. Багатоточкове заземлення: Провід заземлення всіх ланцюгів заземлений поблизу. Провід заземлення дуже короткий і підходить для високочастотного заземлення.
Багатоточкове заземлення означає, що кожна точка заземлення в обладнанні безпосередньо підключена до найближчої до неї площини заземлення, так що довжина відведення заземлення є найкоротшою.
Структура багатоточкової схеми заземлення проста, і явище високочастотних стоячих хвиль, які можуть з’являтися на лінії заземлення, значно зменшується. Він підходить для випадків з високою робочою частотою (≥ 10 МГц). Однак багатоточкове заземлення може спричинити багато циклів заземлення всередині пристрою, тим самим знижуючи стійкість пристрою' електромагнітні поля. Що стосується багатоточкового заземлення, нам потрібно відзначити проблеми навмисних циклів, особливо електромагнітні перешкоди, спричинені мережею заземлення, коли мережа між різними модулями та пристроями:
Ідеальний заземлюючий провід повинен бути фізичною сутністю з нульовим потенціалом та нульовим опором. Однак сам фактичний провід заземлення має як компонент опору, так і компонент реактивності. Коли струм протікає через заземлюючий провід, утворюється падіння напруги. Заземлюючий провід утворюватиме петлю з іншими з'єднаннями (сигнал, лінія електропередачі тощо). Коли електромагнітне поле, що змінюється у часі, з'єднане з цією петлею, в контурі заземлення буде генеруватися індукована електрорушійна сила та поєднуватися з навантаженням заземлення, що представляє потенційну загрозу ЕМІ.
3. Змішане заземлення: змішайте одноточкове заземлення та багатоточне заземлення.
Як правило, всі модулі будуть використовувати два способи заземлення комплексно, і використовувати змішаний метод заземлення для завершення з'єднання між ланцюгом заземлення та площиною заземлення.
Якщо ви не вирішили використовувати всю площину як загальну землю, наприклад, коли сам модуль має два підстави, вам потрібно розділити площину заземлення, яка часто взаємодіє з площиною потужності. Зверніть увагу на такі принципи:
(1) Вирівнюйте площини, щоб уникнути перекриття між невідповідною силовою площиною та земною площиною, інакше це призведе до виходу з ладу і заважати одна одній;
(2) У разі високої частоти відбудеться з'єднання між шарами через електричну плату паразитарної ємності;
(3) Сигнальні лінії між площинами заземлення (такі як цифрові площини заземлення та аналогові площини заземлення) з'єднуються наземними мостами, а найближчий зворотний шлях налаштовується через найближчий наскрізний отвір.
(4) Уникайте слідів високої частоти, таких як тактові лінії біля ізольованої площини землі, спричиняючи зайве випромінювання.
(5) Площа петлі, утворена сигнальною лінією та її циклом, є якомога меншою, також відомою як правило мінімального циклу; чим менша площа петлі, тим менше зовнішнього випромінювання і тим менше перешкоди, отримані від зовнішнього світу. Розбиваючи земну площину та сигнали маршрутизації, враховуйте розподіл площини заземлення та важливі сліди сигналу для запобігання проблем, викликаних прорізуванням площини заземлення.
4. Плавучий грунт:
Плаваючий грунт відноситься до способу заземлення, коли система заземлення обладнання електрично ізольована від землі.
Через деякі слабкі місця плавучого ґрунту він не підходить для загальних великих систем, і його метод заземлення використовується рідко.