Treba li razdvojiti AGND i DGND slojeve tla?
Jednostavan odgovor je da to zavisi od situacije, a detaljan odgovor je da se obično ne razdvajaju.Jer u većini slučajeva, odvajanje sloja zemlje samo će povećati induktivnost povratne struje, što donosi više štete nego koristi.Formula V = L(di/dt) pokazuje da kako se induktivnost povećava, naponski šum raste.A kako se struja prebacivanja povećava (jer se brzina uzorkovanja pretvarača povećava), naponski šum će se također povećati.Stoga slojeve uzemljenja treba spojiti zajedno.
Primjer je da u nekim aplikacijama, kako bi se ispunili zahtjevi tradicionalnog dizajna, prljavo napajanje sabirnice ili digitalna kola moraju biti postavljeni u određenim područjima, ali i zbog ograničenja veličine, zbog čega ploča ne može postići dobar raspored particija, u ovom U slučaju, odvojeni sloj uzemljenja je ključ za postizanje dobrih performansi.Međutim, da bi cjelokupni dizajn bio efikasan, ovi slojevi uzemljenja moraju biti povezani zajedno negdje na ploči preko mosta ili priključne točke.Prema tome, priključne tačke treba da budu ravnomerno raspoređene po odvojenim slojevima uzemljenja.Na kraju krajeva, često će postojati tačka povezivanja na PCB-u koja postaje najbolja lokacija za prolazak povratne struje bez izazivanja degradacije performansi.Ova priključna tačka se obično nalazi blizu ili ispod pretvarača.
Kada dizajnirate slojeve napajanja, koristite sve bakrene tragove koji su dostupni za ove slojeve.Ako je moguće, nemojte dozvoliti da ti slojevi dijele poravnanja, jer dodatna poravnanja i spojevi mogu brzo oštetiti sloj napajanja tako što će ga podijeliti na manje dijelove.Rezultirajući sloj retke snage može stisnuti strujne putanje tamo gdje su najpotrebnije, naime do pinova napajanja pretvarača.Stiskanje struje između vijasa i poravnanja podiže otpor, uzrokujući blagi pad napona na pinovima za napajanje pretvarača.
Konačno, postavljanje sloja napajanja je kritično.Nikada nemojte slagati bučni sloj digitalnog napajanja na vrh analognog sloja napajanja, jer se dva mogu i dalje upariti iako su na različitim slojevima.Da bi se smanjio rizik od degradacije performansi sistema, dizajn treba da odvoji ove vrste slojeva, a ne da ih slaže zajedno kad god je to moguće.
Može li se dizajn PCB sistema za isporuku energije (PDS) zanemariti?
Cilj dizajna PDS-a je da se minimizira talasanje napona generisano kao odgovor na trenutnu potražnju napajanja.Svi krugovi zahtijevaju struju, neki sa velikom potražnjom, a drugi koji zahtijevaju da se struja snabdijeva bržom brzinom.Korištenje potpuno odvojene snage niske impedanse ili sloja uzemljenja i dobre laminacije PCB-a minimiziraju talasanje napona zbog trenutne potražnje kola.Na primjer, ako je dizajn dizajniran za struju prebacivanja od 1A, a impedansa PDS-a je 10mΩ, maksimalni talas napona je 10mV.
Prvo, struktura PCB steka treba biti dizajnirana da podržava veće slojeve kapacitivnosti.Na primjer, šestoslojni stog može sadržavati gornji sloj signala, prvi sloj uzemljenja, prvi sloj snage, drugi sloj energije, drugi sloj uzemljenja i donji sloj signala.Prvi sloj uzemljenja i prvi sloj napajanja su u neposrednoj blizini jedan drugom u naslaganoj strukturi, a ova dva sloja su razmaknuta 2 do 3 mils jedan od drugog da formiraju svojstvenu kapacitivnost sloja.Velika prednost ovog kondenzatora je što je besplatan i samo ga treba navesti u bilješkama o proizvodnji PCB-a.Ako sloj napajanja mora biti podijeljen i postoji više VDD šina za napajanje na istom sloju, treba koristiti najveći mogući sloj napajanja.Ne ostavljajte prazne rupe, ali obratite pažnju i na osjetljiva kola.Ovo će maksimizirati kapacitet tog VDD sloja.Ako dizajn dozvoljava prisustvo dodatnih slojeva, između prvog i drugog sloja napajanja treba postaviti dva dodatna sloja uzemljenja.U slučaju istog razmaka jezgara od 2 do 3 mils, inherentni kapacitet laminirane strukture će se u ovom trenutku udvostručiti.
Za idealnu laminaciju PCB-a, kondenzatore za razdvajanje treba koristiti na početnoj ulaznoj tački sloja napajanja i oko DUT-a, što će osigurati da je PDS impedansa niska u cijelom frekventnom opsegu.Upotreba većeg broja kondenzatora od 0,001 µF do 100 µF pomoći će u pokrivanju ovog raspona.Nije neophodno svuda imati kondenzatore;spajanje kondenzatora direktno na DUT će prekršiti sva pravila proizvodnje.Ako su potrebne takve ozbiljne mjere, krug ima drugih problema.
Važnost izloženih jastučića (E-Pad)
Ovo je lako previdjeti, ali je ključno za postizanje najboljih performansi i rasipanje topline dizajna PCB-a.
Izloženi jastučić (Pin 0) se odnosi na podlogu ispod većine modernih brzih IC-a, i to je važna veza preko koje je svo unutrašnje uzemljenje čipa povezano sa centralnom tačkom ispod uređaja.Prisustvo izloženog jastučića omogućava mnogim pretvaračima i pojačalima da eliminišu potrebu za uzemljenjem.Ključno je da se formira stabilna i pouzdana električna i termička veza kada lemite ovu podlogu na PCB, inače bi sistem mogao biti ozbiljno oštećen.
Optimalne električne i termalne veze za izložene jastučiće mogu se postići slijedeći tri koraka.Prvo, gdje je to moguće, izložene jastučiće treba replicirati na svakom sloju PCB-a, što će obezbijediti deblju termičku vezu za sva uzemljenja i time brzo odvođenje toplote, posebno važno za uređaje velike snage.S električne strane, ovo će osigurati dobru ekvipotencijalnu vezu za sve slojeve uzemljenja.Kada se repliciraju izloženi jastučići na donjem sloju, može se koristiti kao tačka za razdvajanje uzemljenja i mesto za montiranje hladnjaka.
Zatim podijelite izložene jastučiće na više identičnih dijelova.Oblik šahovnice je najbolji i može se postići poprečnim mrežama ili maskama za lemljenje.Tokom montaže reflow, nije moguće odrediti kako teče pasta za lemljenje kako bi se uspostavila veza između uređaja i PCB-a, tako da veza može biti prisutna, ali neravnomjerno raspoređena, ili još gore, veza je mala i nalazi se na uglu.Podjela izložene podloge na manje dijelove omogućava svakom području da ima tačku povezivanja, čime se osigurava pouzdana, ujednačena veza između uređaja i PCB-a.
Konačno, treba osigurati da svaka sekcija ima spoj preko rupe sa zemljom.Područja su obično dovoljno velika da drže više prolaza.Prije montaže, obavezno popunite svaki otvor pastom za lemljenje ili epoksidom.Ovaj korak je važan kako bi se osiguralo da izložena pasta za lemljenje jastučića ne teče natrag u šupljine otvora, što bi inače smanjilo šanse za ispravnu vezu.
Problem unakrsne sprege između slojeva u PCB-u
U dizajnu PCB-a, raspored ožičenja nekih brzih pretvarača će neizbježno imati jedan sloj kola unakrsno povezan s drugim.U nekim slučajevima, osjetljivi analogni sloj (napajanje, uzemljenje ili signal) može biti direktno iznad digitalnog sloja visokog šuma.Većina dizajnera misli da je ovo nebitno jer se ti slojevi nalaze na različitim slojevima.Je li to slučaj?Pogledajmo jednostavan test.
Odaberite jedan od susjednih slojeva i ubrizgajte signal na tom nivou, a zatim povežite unakrsno spregnute slojeve na analizator spektra.Kao što vidite, postoji veoma mnogo signala povezanih sa susednim slojem.Čak i sa razmakom od 40 mils, postoji smisao u kojem susjedni slojevi i dalje formiraju kapacitivnost, tako da će na nekim frekvencijama signal i dalje biti spojen s jednog sloja na drugi.
Pod pretpostavkom da digitalni dio sa visokim nivoom šuma na sloju ima 1V signal od prekidača velike brzine, sloj bez pogona će vidjeti signal od 1mV spojen sa pogonjenog sloja kada je izolacija između slojeva 60dB.Za 12-bitni analogno-digitalni pretvarač (ADC) sa zamahom pune skale od 2Vp-p, to znači 2LSB (najmanji značajan bit) spajanja.Za dati sistem to možda i nije problem, ali treba napomenuti da kada se rezolucija poveća sa 12 na 14 bita, osjetljivost se povećava za faktor četiri i time se greška povećava na 8LSB.
Ignoriranje povezivanja unakrsne/unakrsne ravni možda neće uzrokovati neuspjeh dizajna sistema ili oslabiti dizajn, ali treba ostati na oprezu, jer može biti više povezanosti između dva sloja nego što se može očekivati.
Ovo treba imati na umu kada se lažna sprega šuma nađe unutar ciljanog spektra.Ponekad raspored ožičenja može dovesti do neželjenih signala ili unakrsnog povezivanja slojeva na različite slojeve.Imajte ovo na umu kada otklanjate greške na osjetljivim sistemima: problem može biti u sloju ispod.
Članak je preuzet sa mreže, ako postoji bilo kakvo kršenje, obratite se za brisanje, hvala!
Vrijeme objave: Apr-27-2022