Какова классификация заземления высокоскоростных печатных плат?

С развитием электронных технологий, функции продукта электронных продуктов становятся все более и более мощными. Дизайн печатной платы играет важную роль в разработке электронных продуктов, потому что хороший или плохой дизайн печатной платы будет напрямую влиять на реализацию функций продукта.

При проектировании электронных изделий несложно спроектировать печатную плату для достижения ее функции. Сложность состоит в том, что на него не влияют различные эффекты, такие как изменения температуры и влажности, изменения давления воздуха, механические удары, коррозия и т. Д. Чтобы обеспечить непрерывную и нормальную работу, мы примем различные методы проектирования или производственный процесс. меры по устранению или уменьшению этих последствий. Всем известно, что проектирование заземления является основой проектирования системы. Хорошее заземление является необходимым условием для безопасной и стабильной работы системы. Поэтому сегодня мы поговорим об актуальных знаниях метода заземления при проектировании высокоскоростных печатных плат.

Конструкция заземления печатной платы:

Широкое заземление включает в себя два значения: твердое заземление и виртуальное заземление. Твердая земля относится к связи с землей; Соединение виртуальной земли относится к связи с потенциальной точкой отсчета, когда эта опорная точка электрический изолирована от земли, она называется плавающим соединением. Есть две цели заземления: одна состоит в том, чтобы обеспечить стабильную и надежную работу системы управления и предотвратить помехи, вызванные контуром заземления, который часто называют рабочим заземлением; другой способ избежать риска поражения электрическим током для оператора из-за повреждения изоляции или падения оборудования, а также для обеспечения безопасности оборудования. Это называется защитным заземлением.

Принцип выбора земли:

Для данного устройства или системы на длине волны λ, соответствующей наибольшей интересующей частоте, когда длина линии передачи L> λ, она рассматривается как высокочастотная цепь, в противном случае она рассматривается как низкочастотная цепь.

(1) Низкочастотная цепь (≤ 1 МГц), рекомендуется заземление в одной точке;

(2) Высокочастотная цепь (≥ 10 МГц), рекомендуется многоточечное заземление;

(3) Смешанная цепь высокой и низкой частоты, смешанное заземление, применимый диапазон рабочих частот обычно составляет 500 кГц - 3 0 МГц;

Метод заземления печатной платы:

1. Заземление в одной точке: провода заземления всех цепей подключены к одной точке на плоскости заземления и разделены на последовательное одноточечное заземление и параллельное одноточечное заземление.

Одноточечное заземление подходит для цепей с более низкими частотами (ниже 1 МГц). Если рабочая частота системы настолько высока, что рабочая длина волны сравнима с длиной заземляющего провода системы, возникает проблема с методом заземления в одной точке. Когда длина провода заземления близка к длине волны 25 процентов, это похоже на линию передачи с короткозамкнутыми клеммами. Ток и напряжение заземляющего провода распределяются в виде стоячих волн. Заземляющий провод становится излучающей антенной и не может играть роль "заземления";

Чтобы уменьшить импеданс заземления и избежать излучения, длина провода заземления должна составлять менее 5 процентов длины волны. При обработке силовой цепи обычно может учитываться одна точка заземления. Для печатных плат, используемых в большом количестве цифровых цепей, обычно не рекомендуется использовать одноточечный метод заземления из-за его богатых гармоник высокого порядка.

2. Многоточечное заземление: провода заземления всех цепей заземлены поблизости. Провод заземления очень короткий и подходит для высокочастотного заземления.

Многоточечное заземление означает, что каждая точка заземления в оборудовании напрямую подключена к ближайшей к ней плоскости заземления, поэтому длина заземляющего провода самая короткая.

Структура многоточечной схемы заземления проста, и явление высокочастотных стоячих волн, которые могут появляться на линии заземления, значительно уменьшается. Он подходит для случаев с высокой рабочей частотой (≥ 10 МГц). Однако многоточечное заземление может вызвать появление множества контуров заземления внутри устройства, тем самым уменьшая сопротивление устройства' электромагнитные поля. В случае многоточечного заземления мы должны отметить непреднамеренные проблемы контура, особенно электромагнитные помехи, вызванные контуром заземления при соединении между различными модулями и устройствами:

Идеальный провод заземления должен быть физическим объектом с нулевым потенциалом и нулевым сопротивлением. Однако сам факт заземления имеет как компонент сопротивления, так и компонент реактивного сопротивления. Когда ток протекает через заземляющий провод, возникает падение напряжения. Провод заземления образует контур с другими соединениями (сигнал, линия электропередачи и т. Д.). Когда изменяющееся во времени электромагнитное поле связано с этим контуром, индуктивная электродвижущая сила будет генерироваться в контуре заземления и соединяться с нагрузкой контуром заземления, создавая потенциальную угрозу электромагнитных помех.

3. Смешанное заземление: смешайте одноточечное заземление и многоточечное заземление.

Как правило, все модули будут использовать два метода заземления всесторонне и использовать смешанный метод заземления для завершения соединения между заземлением цепи и плоскостью заземления.

Если вы не решите использовать всю плоскость в качестве общего заземления, например, когда сам модуль имеет два заземления, вам необходимо разделить заземляющую плоскость, которая часто взаимодействует с силовой плоскостью. Обратите внимание на следующие принципы:

(1) Выровняйте плоскости, чтобы избежать перекрытия между нерелевантной силовой плоскостью и земной плоскостью, в противном случае это приведет к выходу из строя всех наземных плоскостей и возникновению помех друг другу;

(2) В случае высокой частоты произойдет связь между слоями через паразитную емкость печатной платы;

(3) Сигнальные линии между плоскостями заземления (например, цифровыми плоскостями заземления и аналоговыми плоскостями заземления) соединены мостами заземления, и ближайший обратный путь настраивается через ближайшее сквозное отверстие.

(4) Избегайте запуска высокочастотных следов, таких как линии синхронизации, возле изолированной плоскости земли, вызывающих ненужное излучение.

(5) Площадь цикла, образованного сигнальной линией и ее контуром, настолько мала, насколько это возможно, также известная как правило минимума цикла; чем меньше площадь петли, тем меньше внешнего излучения и меньше помех, получаемых от внешнего мира. При разделении заземляющей плоскости и маршрутизации сигналов учитывайте распределение заземляющей плоскости и важные трассы сигналов, чтобы избежать проблем, вызванных прорезью заземляющей плоскости.

4. Плавающая земля:

Плавающая земля - ​​это метод заземления, при котором система заземления оборудования электрически изолирована от земли.

Из-за некоторых недостатков плавающего грунта он не подходит для больших систем общего назначения, а его метод заземления используется редко.