Qual é a classificação de aterramento do projeto de PCB de alta velocidade?

Com o desenvolvimento da tecnologia eletrônica, as funções dos produtos eletrônicos estão se tornando cada vez mais poderosas. O design de PCB desempenha um papel importante no design de produtos eletrônicos, porque o design bom ou ruim do PCB afetará diretamente a realização das funções do produto.

No design de produtos eletrônicos, não é difícil projetar um circuito de PCB para atingir sua função. A dificuldade é que ele não é afetado por vários efeitos, como mudanças de temperatura e umidade, mudanças na pressão do ar, choques mecânicos, corrosão, etc. medidas para eliminar ou reduzir esses efeitos. Todo mundo sabe que o design de aterramento é a base do design do sistema. Um bom aterramento é um pré-requisito para a operação segura e estável do sistema. Hoje, falaremos sobre o conhecimento relevante do método de aterramento no projeto de PCB em alta velocidade.

Projeto de aterramento da placa de circuito impresso:

O aterramento amplo inclui dois significados: solo sólido e solo virtual. Terra sólida refere-se à conexão com a terra; conexão de terra virtual refere-se à conexão com o ponto de referência em potencial; quando esse ponto de referência é eletricamente isolado do solo, é chamado de conexão flutuante. Existem dois propósitos de aterramento: um é garantir a operação estável e confiável do sistema de controle e evitar interferências causadas pelo loop de aterramento, que é freqüentemente chamado de terra de trabalho; o outro é evitar o risco de choque elétrico para o operador devido a danos de isolação ou queda do equipamento e garantir a segurança do equipamento. Isso é chamado de aterramento de proteção.

Princípio de seleção do solo:

Para um determinado dispositivo ou sistema, no comprimento de onda λ correspondente à maior frequência de interesse, quando o comprimento da linha de transmissão L> λ, é considerado um circuito de alta frequência; caso contrário, é considerado como um circuito de baixa frequência.

(1) Circuito de baixa frequência (≤ 1 MHZ), recomenda-se o aterramento de ponto único;

(2) Circuito de alta frequência (≥ 10 MHZ), recomenda-se o aterramento multiponto;

(3) Circuito misto de alta e baixa frequência, aterramento misto, a faixa de frequência de trabalho aplicável é geralmente 500 kHz - 3 0MHz;

Método de aterramento PCB:

1. Aterramento de ponto único: Os fios de terra de todos os circuitos são conectados ao mesmo ponto no plano de aterramento e são divididos em aterramento de ponto único em série e aterramento em ponto único paralelo.

O aterramento de ponto único é adequado para circuitos com frequências mais baixas (abaixo de 1 MHZ). Se a frequência operacional do sistema for tão alta que o comprimento de onda operacional seja comparável ao comprimento do fio terra do sistema, há um problema com o método de aterramento de ponto único. Quando o comprimento do fio terra está próximo a 25 por cento do comprimento de onda, é como uma linha de transmissão com terminais em curto-circuito. A corrente e a tensão do fio terra são distribuídas como ondas estacionárias. O fio terra torna-se uma antena radiante e não pode desempenhar o papel de&"terra GG".

Para reduzir a impedância de aterramento e evitar a radiação, o comprimento do fio terra deve ser menor que 5 por cento do comprimento de onda. No processamento do circuito de energia, um único ponto de aterramento geralmente pode ser considerado. Para PCBs usadas em um grande número de circuitos digitais, geralmente não é recomendável usar um método de aterramento de ponto único devido aos seus ricos harmônicos de alta ordem.

2. Aterramento multiponto: os fios terra de todos os circuitos são aterrados nas proximidades. O fio terra é muito curto e adequado para aterramento de alta frequência.

Aterramento multiponto significa que cada ponto de aterramento no equipamento está diretamente conectado ao plano de aterramento mais próximo, de modo que o comprimento do fio terra seja o menor.

A estrutura do circuito de aterramento multiponto é simples e o fenômeno de ondas estacionárias de alta frequência que podem aparecer na linha de aterramento é significativamente reduzido. É adequado para ocasiões com alta freqüência de trabalho (≥ 10 MHZ). No entanto, o aterramento multiponto pode causar muitos loops de aterramento no interior do dispositivo, reduzindo assim a resistência do' Campos electromagnéticos. No caso de aterramento multiponto, precisamos observar problemas de loop intencionais, especialmente interferência eletromagnética causada por loop de aterramento quando a rede entre diferentes módulos e dispositivos:

O fio terra ideal deve ser uma entidade física com potencial zero e impedância zero. No entanto, o próprio fio terra tem um componente de resistência e um componente de reatância. Quando uma corrente flui através do fio terra, é gerada uma queda de tensão. O fio terra formará um loop com outras conexões (sinal, linha de força, etc.). Quando o campo eletromagnético variável no tempo é acoplado a esse loop, uma força eletromotriz induzida será gerada no loop de terra e acoplada à carga pelo loop de terra, representando uma ameaça potencial de EMI.

3. Aterramento misto: misture o aterramento de ponto único e o aterramento de vários pontos.

Geralmente, todos os módulos usarão dois métodos de aterramento de maneira abrangente e usarão um método de aterramento misto para concluir a conexão entre o terra do circuito e o plano de terra.

Se você não optar por usar o plano inteiro como um aterramento comum, como quando o próprio módulo tiver dois aterramentos, será necessário dividir o plano de aterramento, que frequentemente interage com o plano de potência. Preste atenção aos seguintes princípios:

(1) Alinhe os planos para evitar a sobreposição entre o plano de energia irrelevante e o plano de terra; caso contrário, fará com que todos os planos de terra falhem e interfiram entre si;

(2) No caso de alta frequência, ocorrerá o acoplamento entre as camadas através da capacitância parasita da placa de circuito;

(3) As linhas de sinal entre os planos de aterramento (como os planos de aterramento digital e os planos de aterramento analógicos) são conectados por pontes de aterramento, e o caminho de retorno mais próximo é configurado através do orifício de passagem mais próximo.

(4) Evite executar traços de alta frequência, como linhas de relógio, perto do plano de terra isolado, causando radiação desnecessária.

(5) A área do loop formada pela linha de sinal e seu loop é o menor possível, também conhecida como regra mínima do loop; quanto menor a área do loop, menor radiação externa e menor a interferência recebida do mundo exterior. Ao dividir o plano de aterramento e os sinais de roteamento, considere a distribuição do plano de aterramento e traços de sinal importantes para evitar problemas causados ​​pela abertura do plano de aterramento.

4. Chão flutuante:

Terra flutuante refere-se a um método de aterramento no qual o sistema de aterramento do equipamento é eletricamente isolado do solo.

Devido a algumas fraquezas do solo flutuante, ele não é adequado para sistemas grandes em geral, e seu método de aterramento raramente é usado.