Ali je treba zemeljski plasti AGND in DGND ločiti?
Preprost odgovor je, da je odvisno od situacije, podroben odgovor pa je, da običajno nista ločena.Ker bo v večini primerov ločevanje ozemljitvene plasti samo povečalo induktivnost povratnega toka, kar prinaša več škode kot koristi.Formula V = L(di/dt) kaže, da z naraščanjem induktivnosti narašča napetostni šum.In ko se preklopni tok poveča (ker se stopnja vzorčenja pretvornika poveča), se poveča tudi napetostni šum.Zato je treba ozemljitvene plasti povezati skupaj.
Primer je, da je treba v nekaterih aplikacijah, da bi izpolnili tradicionalne zahteve glede oblikovanja, umazano napajanje vodila ali digitalno vezje postaviti na določena področja, pa tudi zaradi omejitev velikosti, zaradi česar plošča ne more doseči dobre particije postavitve, v tem ločena ozemljitvena plast je ključ do dobrega delovanja.Da pa bi bila celotna zasnova učinkovita, morajo biti te ozemljitvene plasti nekje na plošči povezane z mostom ali priključno točko.Zato morajo biti priključne točke enakomerno razporejene po ločenih ozemljitvenih slojih.Konec koncev bo na tiskanem vezju pogosto povezovalna točka, ki postane najboljša lokacija za povratni tok, skozi katerega prehaja brez poslabšanja delovanja.Ta priključna točka se običajno nahaja blizu ali pod pretvornikom.
Pri načrtovanju slojev napajanja uporabite vse bakrene sledi, ki so na voljo za te sloje.Če je mogoče, ne dovolite, da bi te plasti delile poravnave, saj lahko dodatne poravnave in prehodi hitro poškodujejo napajalno plast, tako da jo razdelijo na manjše dele.Nastala redka napajalna plast lahko stisne tokovne poti tja, kjer so najbolj potrebne, namreč na napajalne zatiče pretvornika.Stiskanje toka med vias in poravnavami poveča upor, kar povzroči rahel padec napetosti na napajalnih zatičih pretvornika.
Končno je ključnega pomena postavitev napajalne plasti.Nikoli ne zložite hrupnega digitalnega napajalnega sloja na analogni napajalni sloj, sicer se bosta lahko še vedno združila, čeprav sta na različnih plasteh.Da bi čim bolj zmanjšali tveganje poslabšanja zmogljivosti sistema, mora načrt ločevati te vrste plasti, namesto da bi jih zlagali skupaj, kadar koli je to mogoče.
Ali je mogoče prezreti zasnovo sistema za dostavo električne energije (PDS) tiskanega vezja?
Cilj zasnove PDS je zmanjšati valovanje napetosti, ki nastane kot odziv na tokovno povpraševanje po napajalniku.Vsa vezja potrebujejo tok, nekatera z velikim povpraševanjem, druga pa zahtevajo hitrejši dovod toka.Uporaba popolnoma ločene napajalne ali ozemljitvene plasti z nizko impedanco in dobre laminacije PCB minimizira valovanje napetosti zaradi trenutne zahteve vezja.Na primer, če je konstrukcija zasnovana za preklopni tok 1 A in je impedanca PDS 10 mΩ, je največje valovanje napetosti 10 mV.
Prvič, struktura sklada PCB mora biti zasnovana tako, da podpira večje plasti kapacitivnosti.Na primer, šestslojni sklad lahko vsebuje zgornjo signalno plast, prvo ozemljitveno plast, prvo napajalno plast, drugo napajalno plast, drugo ozemljitveno plast in spodnjo signalno plast.Prva ozemljitvena plast in prva napajalna plast sta predvideni tako, da sta v zloženi strukturi v neposredni bližini drug drugemu, ti dve plasti pa sta razmaknjeni 2 do 3 mile narazen, da tvorita intrinzično kapacitivnost plasti.Velika prednost tega kondenzatorja je, da je brezplačen in ga je treba navesti le v navodilih za proizvodnjo PCB.Če mora biti napajalni sloj razdeljen in je na istem sloju več napajalnih tirnic VDD, je treba uporabiti največji možni napajalni sloj.Ne puščajte praznih lukenj, vendar bodite pozorni tudi na občutljiva vezja.To bo povečalo kapacitivnost te plasti VDD.Če konstrukcija omogoča prisotnost dodatnih plasti, je treba med prvo in drugo plastjo napajanja postaviti dve dodatni ozemljitveni plasti.V primeru istega razmika jeder 2 do 3 mile se bo inherentna kapacitivnost laminirane strukture v tem trenutku podvojila.
Za idealno laminacijo PCB je treba uporabiti ločilne kondenzatorje na začetni vstopni točki napajalne plasti in okoli DUT, kar bo zagotovilo nizko impedanco PDS v celotnem frekvenčnem območju.Uporaba številnih kondenzatorjev od 0,001 µF do 100 µF bo pomagala pokriti to območje.Ni nujno, da so kondenzatorji povsod;priklopni kondenzatorji neposredno na DUT bodo kršili vsa pravila izdelave.Če so potrebni tako strogi ukrepi, ima vezje druge težave.
Pomen izpostavljenih blazinic (E-Pad)
To je vidik, ki ga je enostavno spregledati, vendar je ključnega pomena za doseganje najboljše zmogljivosti in odvajanja toplote zasnove PCB.
Izpostavljena ploščica (Pin 0) se nanaša na ploščico pod večino sodobnih hitrih IC-jev in je pomembna povezava, prek katere je vsa notranja ozemljitev čipa povezana z osrednjo točko pod napravo.Prisotnost izpostavljene blazinice omogoča številnim pretvornikom in ojačevalnikom, da odpravijo potrebo po ozemljitvenem zatiču.Ključno je, da pri spajkanju te ploščice na tiskano vezje ustvarite stabilno in zanesljivo električno povezavo in toplotno povezavo, sicer se lahko sistem resno poškoduje.
Optimalne električne in toplotne povezave za izpostavljene blazinice je mogoče doseči z upoštevanjem treh korakov.Prvič, kjer je to mogoče, je treba izpostavljene ploščice ponoviti na vsaki plasti PCB, kar bo zagotovilo debelejšo toplotno povezavo za vso ozemljitev in s tem hitro odvajanje toplote, kar je še posebej pomembno za naprave z veliko močjo.Na električni strani bo to zagotovilo dobro izenačitev potencialov za vse ozemljitvene plasti.Pri posnemanju izpostavljenih blazinic na spodnji plasti se lahko uporabi kot ločilna ozemljitvena točka in prostor za namestitev toplotnih odvodov.
Nato razdelite izpostavljene blazinice na več enakih delov.Najboljša je oblika šahovnice, ki jo je mogoče doseči s križnimi mrežami zaslona ali maskami za spajkanje.Med sestavljanjem reflow ni mogoče določiti, kako spajkalna pasta teče, da bi vzpostavila povezavo med napravo in tiskanim vezjem, zato je povezava lahko prisotna, vendar neenakomerno porazdeljena, ali še huje, povezava je majhna in se nahaja na vogalu.Razdelitev izpostavljene ploščice na manjše odseke omogoča, da ima vsako področje priključno točko, s čimer je zagotovljena zanesljiva in enakomerna povezava med napravo in tiskanim vezjem.
Na koncu je treba zagotoviti, da ima vsak odsek povezavo z ozemljitvijo.Območja so običajno dovolj velika, da sprejmejo več prehodov.Pred montažo se prepričajte, da ste napolnili vsako odprtino s spajkalno pasto ali epoksidom.Ta korak je pomemben za zagotovitev, da izpostavljena spajkalna pasta za blazinice ne teče nazaj v votline na prehodih, kar bi sicer zmanjšalo možnosti za pravilno povezavo.
Problem navzkrižne povezave med plastmi v tiskanem vezju
Pri oblikovanju tiskanega vezja bo postavitev ožičenja nekaterih visokohitrostnih pretvornikov neizogibno imela en sloj vezja navzkrižno povezan z drugim.V nekaterih primerih je občutljiva analogna plast (napajanje, ozemljitev ali signal) lahko neposredno nad visokošumno digitalno plastjo.Večina oblikovalcev meni, da je to nepomembno, ker se ti sloji nahajajo na različnih slojih.Je temu tako?Poglejmo preprost test.
Izberite eno od sosednjih plasti in vbrizgajte signal na tej ravni, nato povežite navzkrižno sklopljene plasti s spektralnim analizatorjem.Kot lahko vidite, je na sosednjo plast povezanih zelo veliko signalov.Tudi pri razmiku 40 milov obstaja občutek, da sosednje plasti še vedno tvorijo kapacitivnost, tako da bo pri nekaterih frekvencah signal še vedno povezan iz ene plasti v drugo.
Ob predpostavki, da ima visokošumni digitalni del na plasti signal 1 V iz hitrega stikala, bo nepogonska plast videla signal 1 mV, povezan z gnano plastjo, ko je izolacija med plastmi 60 dB.Za 12-bitni analogno-digitalni pretvornik (ADC) z 2Vp-p polnim nihanjem to pomeni 2LSB (najmanj pomemben bit) sklopitve.Za določen sistem to morda ni problem, vendar je treba upoštevati, da ko se ločljivost poveča z 12 na 14 bitov, se občutljivost poveča za faktor štiri in tako se napaka poveča na 8LSB.
Ignoriranje spajanja med ravninami/plastmi morda ne bo povzročilo neuspeha zasnove sistema ali oslabilo zasnove, vendar je treba ostati pozoren, saj je lahko med obema slojema več sklopitve, kot bi pričakovali.
To je treba upoštevati, ko je v ciljnem spektru ugotovljeno lažno spajanje šuma.Včasih lahko postavitev ožičenja povzroči nenamerne signale ali navzkrižno povezovanje plasti z različnimi plastmi.Upoštevajte to, ko odpravljate napake v občutljivih sistemih: težava je lahko v spodnji plasti.
Članek je vzet iz omrežja, če pride do kakršne koli kršitve, se obrnite za izbris, hvala!
Čas objave: 27. aprila 2022