Трябва ли да се разделят заземяващите слоеве AGND и DGND?
Простият отговор е, че зависи от ситуацията, а подробният отговор е, че обикновено не се разделят.Тъй като в повечето случаи отделянето на земния слой само ще увеличи индуктивността на обратния ток, което носи повече вреда, отколкото полза.Формулата V = L(di/dt) показва, че с увеличаването на индуктивността шумът от напрежението се увеличава.И тъй като превключващият ток се увеличава (тъй като честотата на дискретизация на преобразувателя се увеличава), шумът от напрежението също ще се увеличи.Следователно заземяващите слоеве трябва да бъдат свързани заедно.
Пример е, че в някои приложения, за да се съобразят с традиционните изисквания за проектиране, захранването на мръсната шина или цифровите схеми трябва да бъдат поставени в определени зони, но също и от ограниченията на размера, което прави платката не може да постигне добро оформление на дяла, в това случай, отделният заземен слой е ключът към постигане на добро представяне.Въпреки това, за да бъде цялостният дизайн ефективен, тези заземяващи слоеве трябва да бъдат свързани заедно някъде на платката чрез мост или точка на свързване.Следователно точките на свързване трябва да бъдат равномерно разпределени в разделените заземителни слоеве.В крайна сметка често ще има точка на свързване на печатната платка, която се превръща в най-доброто място за преминаване на връщащ ток, без да причинява влошаване на производителността.Тази точка на свързване обикновено се намира близо до или под конвертора.
Когато проектирате слоевете за захранване, използвайте всички налични медни проводници за тези слоеве.Ако е възможно, не позволявайте на тези слоеве да споделят подравнявания, тъй като допълнителните подравнявания и отвори могат бързо да повредят захранващия слой, като го разделят на по-малки части.Полученият рядък захранващ слой може да изтласка текущите пътища до мястото, където са най-необходими, а именно захранващите щифтове на преобразувателя.Притискането на тока между отворите и подравняването повишава съпротивлението, което води до лек спад на напрежението в захранващите щифтове на преобразувателя.
И накрая, разположението на захранващия слой е критично.Никога не подреждайте шумен слой за цифрово захранване върху аналогов слой за захранване, или двата все още могат да се свържат, въпреки че са на различни слоеве.За да се сведе до минимум рискът от влошаване на производителността на системата, дизайнът трябва да разделя тези типове слоеве, вместо да ги подрежда заедно, когато е възможно.
Може ли дизайнът на системата за захранване (PDS) на PCB да бъде игнориран?
Целта на дизайна на PDS е да минимизира пулсациите на напрежението, генерирани в отговор на търсенето на ток на захранването.Всички вериги изискват ток, някои с голямо потребление, а други изискват ток да се доставя с по-висока скорост.Използването на напълно отделен захранващ или заземен слой с нисък импеданс и добро ламиниране на печатни платки минимизира пулсациите на напрежението, дължащи се на текущото търсене на веригата.Например, ако дизайнът е проектиран за комутационен ток от 1 A и импедансът на PDS е 10 mΩ, максималната пулсация на напрежението е 10 mV.
Първо, стековата структура на печатни платки трябва да бъде проектирана да поддържа по-големи слоеве от капацитет.Например, шестслоен стек може да съдържа горен сигнален слой, първи заземен слой, първи захранващ слой, втори захранващ слой, втори заземен слой и долен сигнален слой.Първият заземен слой и първият захранващ слой са предвидени да бъдат в непосредствена близост един до друг в подредената структура и тези два слоя са разположени на 2 до 3 мили един от друг, за да образуват вътрешен капацитет на слоя.Голямото предимство на този кондензатор е, че е безплатен и трябва само да бъде посочен в бележките за производство на печатни платки.Ако захранващият слой трябва да бъде разделен и има множество VDD захранващи шини на един и същи слой, трябва да се използва възможно най-големият захранващ слой.Не оставяйте празни дупки, но обърнете внимание и на чувствителните вериги.Това ще увеличи максимално капацитета на този VDD слой.Ако проектът позволява наличието на допълнителни слоеве, трябва да се поставят два допълнителни заземителни слоя между първия и втория слой на захранването.В случай на същото разстояние между сърцевините от 2 до 3 mils, присъщият капацитет на ламинираната структура ще бъде удвоен в този момент.
За идеално ламиниране на печатни платки трябва да се използват отделящи кондензатори в началната входна точка на захранващия слой и около DUT, което ще гарантира, че PDS импедансът е нисък в целия честотен диапазон.Използването на редица кондензатори от 0,001 µF до 100 µF ще помогне да се покрие този диапазон.Не е необходимо да има кондензатори навсякъде;докинг кондензатори директно срещу DUT ще наруши всички правила за производство.Ако са необходими такива сериозни мерки, веригата има други проблеми.
Значението на откритите подложки (E-Pad)
Това е лесен аспект за пренебрегване, но е от решаващо значение за постигане на най-добра производителност и разсейване на топлината на дизайна на печатната платка.
Откритата подложка (Pin 0) се отнася до подложка под повечето съвременни високоскоростни интегрални схеми и е важна връзка, чрез която цялото вътрешно заземяване на чипа е свързано към централна точка под устройството.Наличието на открита подложка позволява на много преобразуватели и усилватели да премахнат нуждата от заземяващ щифт.Ключът е да се създаде стабилна и надеждна електрическа връзка и термична връзка при запояване на тази подложка към печатната платка, в противен случай системата може да бъде сериозно повредена.
Оптималните електрически и термични връзки за откритите подложки могат да бъдат постигнати чрез следване на три стъпки.Първо, където е възможно, откритите подложки трябва да бъдат копирани върху всеки слой на печатни платки, което ще осигури по-дебела термична връзка за цялата земя и по този начин бързо разсейване на топлината, особено важно за устройства с висока мощност.От електрическа страна това ще осигури добра еквипотенциална връзка за всички заземяващи слоеве.При репликиране на откритите подложки на долния слой, той може да се използва като точка за разделяне на земята и място за монтиране на радиатори.
След това разделете откритите подложки на множество еднакви части.Формата на шахматна дъска е най-добра и може да се постигне чрез напречни решетки на екрана или маски за запояване.По време на монтажа на преформатиране не е възможно да се определи как спояващата паста тече, за да се установи връзката между устройството и печатната платка, така че връзката може да е налице, но неравномерно разпределена, или още по-лошо, връзката е малка и разположена в ъгъла.Разделянето на откритата подложка на по-малки секции позволява на всяка област да има точка на свързване, като по този начин се гарантира надеждна, равномерна връзка между устройството и печатната платка.
И накрая, трябва да се гарантира, че всяка секция има връзка през отвор към земята.Областите обикновено са достатъчно големи, за да поберат множество отвори.Преди сглобяване не забравяйте да запълните всеки отвор с паста за запояване или епоксидна смола.Тази стъпка е важна, за да се гарантира, че откритата спояваща паста за подложки не се връща обратно в кухините на отворите, което в противен случай би намалило шансовете за правилно свързване.
Проблемът с кръстосаното свързване между слоевете в PCB
При проектирането на печатни платки окабеляването на оформлението на някои високоскоростни преобразуватели неизбежно ще има един слой на веригата, кръстосано свързан с друг.В някои случаи чувствителният аналогов слой (захранване, заземяване или сигнал) може да е директно над цифровия слой с висок шум.Повечето дизайнери смятат, че това е без значение, защото тези слоеве са разположени на различни слоеве.такъв ли е случаятНека разгледаме един прост тест.
Изберете един от съседните слоеве и инжектирайте сигнал на това ниво, след което свържете кръстосано свързаните слоеве към спектрален анализатор.Както можете да видите, има много сигнали, свързани със съседния слой.Дори при разстояние от 40 mils, има смисъл, в който съседните слоеве все още образуват капацитет, така че при някои честоти сигналът все още ще бъде свързан от един слой към друг.
Ако приемем, че цифрова част с висок шум на даден слой има 1V сигнал от високоскоростен превключвател, незадвижваният слой ще види 1mV сигнал, свързан от управлявания слой, когато изолацията между слоевете е 60dB.За 12-битов аналогово-цифров преобразувател (ADC) с 2Vp-p пълна скала, това означава 2LSB (най-малко значим бит) на свързване.За дадена система това може да не е проблем, но трябва да се отбележи, че когато разделителната способност се увеличи от 12 на 14 бита, чувствителността се увеличава с фактор четири и по този начин грешката нараства до 8LSB.
Пренебрегването на свързването между равнините/напречните слоеве може да не доведе до провал на дизайна на системата или да отслаби дизайна, но човек трябва да остане бдителен, тъй като може да има повече свързване между двата слоя, отколкото може да се очаква.
Това трябва да се отбележи, когато в рамките на целевия спектър се открие фалшиво свързване на шума.Понякога окабеляването на оформлението може да доведе до нежелани сигнали или кръстосано свързване на слоеве към различни слоеве.Имайте това предвид, когато отстранявате грешки в чувствителни системи: проблемът може да е в слоя по-долу.
Статията е взета от мрежата, ако има нарушение, моля, свържете се за изтриване, благодаря!
Време на публикуване: 27 април 2022 г