Дали треба да се одвојат заземјените слоеви AGND и DGND?
Едноставниот одговор е дека зависи од ситуацијата, а деталниот одговор е дека тие обично не се одвојуваат.Бидејќи во повеќето случаи, одвојувањето на заземјениот слој само ќе ја зголеми индуктивноста на повратната струја, што носи повеќе штета отколку добро.Формулата V = L(di/dt) покажува дека како што се зголемува индуктивноста, се зголемува и шумот на напонот.И како што се зголемува струјата на префрлување (бидејќи се зголемува стапката на земање примероци на конверторот), ќе се зголеми и бучавата на напонот.Затоа, слоевите за заземјување треба да се поврзат заедно.
Пример е дека во некои апликации, за да се усогласат со традиционалните барања за дизајн, валканата моќност на автобусот или дигиталните кола мора да бидат поставени во одредени области, но исто така и поради ограничувањата на големината, со што плочката не може да постигне добар распоред на партицијата, во оваа случај, посебен слој за заземјување е клучот за постигнување добри перформанси.Меѓутоа, за да може целокупниот дизајн да биде ефективен, овие заземјувачки слоеви мора да се поврзат заедно некаде на таблата со мост или точка за поврзување.Затоа, точките за поврзување треба да бидат рамномерно распоредени низ одвоените заземјувачки слоеви.На крајот на краиштата, често ќе има точка за поврзување на ПХБ што станува најдобра локација за поминување на повратната струја без да предизвика деградација на перформансите.Оваа точка на поврзување обично се наоѓа во близина или под конверторот.
Кога ги дизајнирате слоевите за напојување, користете ги сите бакарни траги што се достапни за овие слоеви.Доколку е можно, не дозволувајте овие слоеви да споделуваат порамнувања, бидејќи дополнителните порамнувања и визуелни линии можат брзо да го оштетат слојот за напојување со тоа што ќе го поделат на помали парчиња.Добиениот редок слој за напојување може да ги притисне тековните патеки до местото каде што се најпотребни, имено игличките за напојување на конверторот.Стиснувањето на струјата помеѓу висите и порамнувањата го зголемува отпорот, предизвикувајќи благ пад на напонот на игличките за напојување на конверторот.
Конечно, поставувањето на слојот за напојување е критично.Никогаш не ставајте бучен слој за дигитално напојување над слојот за аналогно напојување, или тие двајцата сè уште се спојуваат иако се на различни слоеви.За да се минимизира ризикот од деградација на перформансите на системот, дизајнот треба да ги одвои овие типови слоеви наместо да ги натрупува заедно секогаш кога е можно.
Дали може да се игнорира дизајнот на системот за испорака на енергија (PDS) на ПХБ?
Целта на дизајнот на PDS е да се минимизира бранувањето на напонот генерирано како одговор на побарувачката на струја за напојување.Сите кола бараат струја, некои со голема побарувачка, а други кои бараат струја да се снабдува со поголема брзина.Користењето на целосно одвоена моќност со ниска импеданса или заземјен слој и добра ламинација на ПХБ го минимизира бранувањето на напонот поради тековната побарувачка на колото.На пример, ако дизајнот е дизајниран за прекинувачка струја од 1А и импедансата на PDS е 10mΩ, максималното бранување на напонот е 10mV.
Прво, структурата на оџакот на ПХБ треба да биде дизајнирана да поддржува поголеми слоеви на капацитет.На пример, оџакот од шест слоеви може да содржи горниот слој на сигналот, првиот слој за заземјување, првиот слој на моќност, втор слој за моќност, втор слој за заземјување и долен сигнален слој.Првиот заземјен слој и првиот слој за напојување се предвидени да бидат во непосредна близина еден до друг во наредената структура, и овие два слоја се распоредени на растојание од 2 до 3 милји за да формираат внатрешна капацитивност на слојот.Големата предност на овој кондензатор е тоа што е бесплатен и само треба да се наведе во белешките за производство на ПХБ.Ако слојот за напојување мора да се подели и има повеќе VDD шини за напојување на истиот слој, треба да се користи најголемиот можен слој за напојување.Не оставајте празни дупки, туку внимавајте и на чувствителните кола.Ова ќе го максимизира капацитетот на тој VDD слој.Доколку дизајнот дозволува присуство на дополнителни слоеви, треба да се постават два дополнителни заземјувачки слоја помеѓу првиот и вториот слој за напојување.Во случај на исто растојание меѓу јадрото од 2 до 3 милји, вродената капацитивност на ламинираната структура во овој момент ќе се удвои.
За идеално ламинирање на ПХБ, кондензаторите за раздвојување треба да се користат на почетната влезна точка на слојот за напојување и околу DUT, што ќе осигури дека импедансата на PDS е ниска во целиот фреквентен опсег.Користењето на голем број кондензатори од 0,001 µF до 100 µF ќе помогне да се покрие овој опсег.Не е неопходно да има кондензатори насекаде;приклучувањето на кондензаторите директно наспроти DUT ќе ги прекрши сите правила за производство.Ако се потребни такви тешки мерки, колото има други проблеми.
Важноста на изложените влошки (Е-подлога)
Ова е лесен аспект што треба да се занемари, но е од клучно значење за постигнување на најдобри перформанси и дисипација на топлина на дизајнот на ПХБ.
Изложената подлога (пин 0) се однесува на подлога под повеќето модерни ИЦ со голема брзина и е важна врска преку која целото внатрешно заземјување на чипот е поврзано со централна точка под уредот.Присуството на изложена подлога им овозможува на многу конвертори и засилувачи да ја елиминираат потребата за заземјување.Клучот е да се формира стабилна и сигурна електрична врска и термичка врска при лемење на оваа подлога на ПХБ, во спротивно системот може сериозно да се оштети.
Оптималните електрични и термички врски за изложените влошки може да се постигнат со следење на три чекори.Прво, каде што е можно, изложените перничиња треба да се реплицираат на секој слој на ПХБ, што ќе обезбеди подебела термичка врска за целата земја и со тоа брзо дисипација на топлина, особено важно за уредите со висока моќност.На електричната страна, ова ќе обезбеди добра еквипотенцијална врска за сите заземјувачки слоеви.Кога се реплицираат изложените перничиња на долниот слој, може да се користи како заземјувачка точка и место за монтирање на ладилници.
Следно, поделете ги изложените влошки на повеќе идентични делови.Обликот на шаховска табла е најдобар и може да се постигне со вкрстени решетки на екранот или маски за лемење.За време на склопувањето на повторното течење, не е можно да се одреди како тече пастата за лемење за да се воспостави врска помеѓу уредот и ПХБ, така што врската може да биде присутна, но нерамномерно распоредена, или уште полошо, врската е мала и се наоѓа на аголот.Поделбата на изложената подлога на помали делови овозможува секоја област да има точка за поврзување, со што се обезбедува сигурна, рамномерна врска помеѓу уредот и ПХБ.
Конечно, треба да се осигура дека секој дел има врска преку дупка со земјата.Областите обично се доволно големи за да се задржат повеќекратни визби.Пред склопување, пополнете ја секоја вијала со паста за лемење или епоксид.Овој чекор е важен за да се осигура дека изложената паста за лемење нема да тече назад во шуплините на шуплините, што инаку би ги намалило шансите за правилно поврзување.
Проблемот на вкрстено спојување помеѓу слоевите во ПХБ
Во дизајнот на ПХБ, распоредот на жици на некои конвертори со голема брзина неизбежно ќе има еден слој на коло вкрстено споен со друг.Во некои случаи, чувствителниот аналоген слој (напојување, заземјување или сигнал) може да биде директно над дигиталниот слој со висок шум.Повеќето дизајнери мислат дека ова е неважно бидејќи овие слоеви се наоѓаат на различни слоеви.Дали е ова случај?Ајде да погледнеме во едноставен тест.
Изберете еден од соседните слоеви и внесете сигнал на тоа ниво, а потоа поврзете ги вкрстено споените слоеви со анализатор на спектар.Како што можете да видите, има многу сигнали поврзани со соседниот слој.Дури и со растојание од 40 милји, постои чувство во кое соседните слоеви сè уште формираат капацитивност, така што на некои фреквенции сигналот сè уште ќе се спојува од еден слој до друг.
Претпоставувајќи дека дигиталниот дел со висок шум на слојот има сигнал од 1V од прекинувачот со голема брзина, слојот што не е управуван ќе види сигнал од 1mV поврзан од погонетиот слој кога изолацијата помеѓу слоевите е 60dB.За 12-битен аналогно-дигитален конвертор (ADC) со 2Vp-p замав во целосен размер, ова значи 2LSB (најмалку значајно бит) спојка.За даден систем, ова можеби не е проблем, но треба да се забележи дека кога резолуцијата се зголемува од 12 на 14 бита, чувствителноста се зголемува за фактор четири и со тоа грешката се зголемува на 8LSB.
Игнорирањето на спојувањето меѓу рамнините/попречните слоеви може да не предизвика дефект на дизајнот на системот или да го ослаби дизајнот, но мора да се остане внимателен, бидејќи може да има повеќе спојување помеѓу двата слоја отколку што може да се очекува.
Ова треба да се забележи кога ќе се најде лажна спојка на бучава во целниот спектар.Понекогаш ожичувањето на распоредот може да доведе до ненамерни сигнали или вкрстено спојување на слоеви со различни слоеви.Имајте го ова на ум при дебагирање чувствителни системи: проблемот може да лежи во слојот подолу.
Статијата е преземена од мрежата, доколку има некаков прекршок контактирајте за бришење, ви благодариме!
Време на објавување: 27 април 2022 година