Bør grunnlagene AGND og DGND skilles?
Det enkle svaret er at det avhenger av situasjonen, og det detaljerte svaret er at de vanligvis ikke er atskilt.For i de fleste tilfeller vil separering av jordlaget bare øke induktansen til returstrømmen, noe som gir mer skade enn nytte.Formelen V = L(di/dt) viser at når induktansen øker, øker spenningsstøyen.Og når svitsjstrømmen øker (fordi omformerens samplingsfrekvens øker), vil spenningsstøyen også øke.Derfor bør jordingslagene kobles sammen.
Et eksempel er at i noen applikasjoner, for å overholde tradisjonelle designkrav, må skitten bussstrøm eller digitale kretser plasseres i visse områder, men også av størrelsesbegrensningene, noe som gjør at brettet ikke kan oppnå en god layoutpartisjon, i denne I tilfellet er separat jordingslag nøkkelen for å oppnå god ytelse.Men for at den overordnede utformingen skal være effektiv, må disse jordingslagene kobles sammen et sted på brettet med en bro eller et koblingspunkt.Derfor bør koblingspunktene være jevnt fordelt over de adskilte jordingslagene.Til syvende og sist vil det ofte være et koblingspunkt på kretskortet som blir det beste stedet for returstrøm å passere gjennom uten å forårsake forringelse av ytelsen.Dette koblingspunktet er vanligvis plassert i nærheten av eller under omformeren.
Når du designer strømforsyningslagene, bruk alle kobbersporene som er tilgjengelige for disse lagene.Hvis det er mulig, ikke la disse lagene dele justeringer, siden ytterligere justeringer og vias raskt kan skade strømforsyningslaget ved å dele det opp i mindre biter.Det resulterende sparsomme kraftlaget kan presse strømbanene dit de er mest nødvendig, nemlig strømpinnene til omformeren.Å klemme strømmen mellom viaene og justeringene øker motstanden, og forårsaker et lite spenningsfall over omformerens strømpinner.
Til slutt er plassering av strømforsyningslag kritisk.Stable aldri et støyende digitalt strømforsyningslag oppå et analogt strømforsyningslag, ellers kan de to fortsatt koble seg sammen selv om de er på forskjellige lag.For å minimere risikoen for forringelse av systemytelsen, bør designet skille disse typene lag i stedet for å stable dem sammen når det er mulig.
Kan et PCBs strømforsyningssystem (PDS) design ignoreres?
Designmålet til en PDS er å minimere spenningsrippelen som genereres som svar på strømbehovet.Alle kretser krever strøm, noen med høy etterspørsel og andre som krever strøm for å tilføres raskere.Ved å bruke en fullstendig frakoblet lavimpedanseffekt eller jordlag og en god PCB-laminering minimeres spenningsrippelen på grunn av strømbehovet til kretsen.For eksempel, hvis designet er designet for en svitsjstrøm på 1A og impedansen til PDS er 10mΩ, er den maksimale spenningsrippelen 10mV.
For det første bør en PCB-stabelstruktur utformes for å støtte større lag med kapasitans.For eksempel kan en seks-lags stabel inneholde et toppsignallag, et første jordlag, et første kraftlag, et andre kraftlag, et andre jordlag og et bunnsignallag.Det første jordlaget og det første strømforsyningslaget er anordnet for å være i umiddelbar nærhet av hverandre i den stablede strukturen, og disse to lagene er plassert med en avstand på 2 til 3 mil fra hverandre for å danne en indre lagkapasitans.Den store fordelen med denne kondensatoren er at den er gratis og kun må spesifiseres i PCB-produksjonsnotatene.Hvis strømforsyningslaget må deles og det er flere VDD strømskinner på samme lag, bør størst mulig strømforsyningslag brukes.Ikke la tomme hull være igjen, men vær også oppmerksom på sensitive kretser.Dette vil maksimere kapasitansen til det VDD-laget.Hvis designet tillater tilstedeværelsen av ytterligere lag, bør to ekstra jordingslag plasseres mellom det første og andre strømforsyningslaget.I tilfellet med den samme kjerneavstanden på 2 til 3 mils, vil den iboende kapasitansen til den laminerte strukturen dobles på dette tidspunktet.
For ideell PCB-laminering bør avkoblingskondensatorer brukes ved startinngangspunktet til strømforsyningslaget og rundt DUT, som vil sikre at PDS-impedansen er lav over hele frekvensområdet.Bruk av et antall på 0,001µF til 100µF kondensatorer vil bidra til å dekke dette området.Det er ikke nødvendig å ha kondensatorer overalt;dokking av kondensatorer direkte mot DUT vil bryte alle produksjonsregler.Hvis slike strenge tiltak er nødvendig, har kretsen andre problemer.
Viktigheten av eksponerte puter (E-Pad)
Dette er et enkelt aspekt å overse, men det er avgjørende for å oppnå best ytelse og varmespredning av PCB-designet.
Eksponert pute (Pin 0) refererer til en pute under de fleste moderne høyhastighets IC-er, og det er en viktig forbindelse der all intern jording av brikken er koblet til et sentralt punkt under enheten.Tilstedeværelsen av en eksponert pute gjør at mange omformere og forsterkere eliminerer behovet for en jordingsstift.Nøkkelen er å danne en stabil og pålitelig elektrisk forbindelse og termisk forbindelse når du lodder denne puten til PCB, ellers kan systemet bli alvorlig skadet.
Optimale elektriske og termiske tilkoblinger for utsatte puter kan oppnås ved å følge tre trinn.Først, der det er mulig, bør de eksponerte putene kopieres på hvert PCB-lag, noe som vil gi en tykkere termisk forbindelse for all jord og dermed rask varmespredning, spesielt viktig for enheter med høy effekt.På den elektriske siden vil dette gi en god ekvipotensialforbindelse for alle jordingslag.Når du kopierer de eksponerte putene på bunnlaget, kan den brukes som et frakoblingspunkt og et sted å montere kjøleribber.
Deretter deler du de eksponerte putene i flere identiske seksjoner.En sjakkbrettform er best og kan oppnås med skjermkryssnett eller loddemasker.Under reflow-montering er det ikke mulig å bestemme hvordan loddepastaen flyter for å etablere forbindelsen mellom enheten og PCB, så forbindelsen kan være tilstede, men ujevnt fordelt, eller enda verre, forbindelsen er liten og plassert i hjørnet.Ved å dele den eksponerte puten i mindre seksjoner kan hvert område ha et tilkoblingspunkt, og dermed sikre en pålitelig, jevn forbindelse mellom enheten og PCB.
Til slutt bør det sikres at hver seksjon har en overhullsforbindelse til jord.Områdene er vanligvis store nok til å holde flere vias.Før montering, sørg for å fylle hver vias med loddepasta eller epoksy.Dette trinnet er viktig for å sikre at den eksponerte puteloddepastaen ikke strømmer tilbake inn i vias-hulene, noe som ellers ville redusere sjansene for en riktig tilkobling.
Problemet med krysskobling mellom lagene i PCB
I PCB-design vil layoutkablingen til noen høyhastighetsomformere uunngåelig ha ett kretslag krysskoblet med et annet.I noen tilfeller kan det følsomme analoge laget (strøm, jord eller signal) være rett over det høystøyende digitale laget.De fleste designere mener dette er irrelevant fordi disse lagene er plassert på forskjellige lag.Er dette tilfellet?La oss se på en enkel test.
Velg et av de tilstøtende lagene og injiser et signal på det nivået, og koble deretter de krysskoblede lagene til en spektrumanalysator.Som du kan se, er det veldig mange signaler koblet til det tilstøtende laget.Selv med en avstand på 40 mils, er det en følelse der de tilstøtende lagene fortsatt danner en kapasitans, slik at ved noen frekvenser vil signalet fortsatt være koblet fra ett lag til et annet.
Forutsatt at en digital del med høy støy på et lag har et 1V-signal fra en høyhastighetsbryter, vil det ikke-drevne laget se et 1mV-signal koblet fra det drevne laget når isolasjonen mellom lagene er 60dB.For en 12-bits analog-til-digital-omformer (ADC) med en 2Vp-p fullskala swing, betyr dette 2LSB (minst signifikant bit) med kobling.For et gitt system er dette kanskje ikke noe problem, men det bør bemerkes at når oppløsningen økes fra 12 til 14 biter, øker følsomheten med en faktor på fire og dermed øker feilen til 8LSB.
Å ignorere kryss-plan/kryss-lag-kobling kan ikke føre til at systemdesignet svikter, eller svekker designet, men man må være på vakt, da det kan være mer kobling mellom de to lagene enn man kunne forvente.
Dette bør bemerkes når falsk støykobling er funnet innenfor målspekteret.Noen ganger kan layoutkabling føre til utilsiktede signaler eller lagkrysskobling til forskjellige lag.Husk dette når du feilsøker sensitive systemer: problemet kan ligge i laget under.
Artikkelen er hentet fra nettverket, hvis det er noen krenkelse, ta kontakt for å slette, takk!
Innleggstid: 27. april 2022