ويتطلب تصميم لوحات الدوائر المطبوعة المعقدة التخطيط الدقيق لمخططات الطائرات المتجهة إلى الأرض والكهرباء لضمان سلامة الإشارات، وتقليل التدخل الكهرومغناطيسي إلى أدنى حد، وتحقيق أداء موثوق به، وفي الدوائر الرقمية ذات النطاقات المختلط، وفي دوائر الترددات، وفي نظام الترددات، تؤثر نوعية المخطط الأرضي تأثيرا مباشرا على هوامش الضوضاء واستقرار المركبات.

أساسيات التقريب في تصميم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور

لماذا الأمور المحيطة

وكل إشارة على سداسي كلور البنزين تتطلب مسارا للعودة إلى مصدره، ويحدد مدى ظهور ضوضاء فولتية بين إشارات أرضية مختلفة، كما أن وجود طائرة أرضية منخفضة التبسيط يؤدي إلى تقليل منطقة العوائد بالنسبة لتيارات العودة، مما يقلل من الانبعاثات المشعّة، وقابلية التعرض للتدخل الخارجي، وفي التصميمات العالية التردد (أكثر من 100 ميل هيرتز)، يصبح خط التحلل الأرضي بالغ الأهمية؛

أحادي القوام

وتربط هذه التقنية جميع الإشارات الأرضية بالشعار المادي الواحد، وهي تقنية شائعة في الدوائر ذات التردد المنخفض والعلامات المختلطة التي تكون فيها العزلة الضوئية ذات أهمية قصوى، إذ تجبر جميع تيارات العودة على الانطلاق في مرحلة ما، وتُحذف تيارات الدائرة (الثغرات الأرضية) غير أن الوصلات الرقمية ذات النقاط الواحدة يمكن أن تصبح غير عملية في فترات الانقطاع العالية.

تخطيط النقاط المتعددة

وبالنسبة للتصميمات الرقمية العالية التردد، يفضل العزلة المتعددة النقاط، وهنا، ترتبط كل دائرة بالطائرة الأرضية في نقاط متعددة، مما يؤدي إلى إنشاء شبكة أرضية منخفضة السرعة، ويقلل من خط الاستدلال الأرضي ويوفر مسارا للعودة القصيرة لكل إشارة، ويتحقق الترسب المتعدد النقاط باستخدام طائرة أرضية صلبة (أو طائرات أرضية متعددة في مجموعة من الضوضاء ذات سرعة عالية) ويربط كل عنصر أرضي.

الهجينة

ويتطلب العديد من التصميمات المعقدة مزيجا من نقطة واحدة ومن نقاط متعددة، فعلى سبيل المثال، قد يستخدم مجلس متعدد المواقع طائرات أرضية مستقلة ذات شعارات ورقمية متصلة بنقطة واحدة قرب منطقة التعاون الاقتصادي/لجنة المساعدة الإنمائية، في حين أن كل طائرة بحد ذاتها هي أرض صلبة متعددة النقاط لكل مجال من مجالاتها، وهذا النهج الهجيني يوفر العزلة في الترددات المنخفضة (حيث توجد ضوضاء على الترددات الحالية) ويواجه نقصا في العائدات الرقمية.

الخطط الأرضية وخطط المنسوجات

(أ) أن تكون الطائرة الأرضية المدعمة هي المعيار الذهبي لمعظم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الأداء، فهي توفر مساراً منخفضاً باستمرار لتيار العودة، وتخفض مسارات التعقب، وتتجنب الاختزال، غير أن تقسيم الطائرة الأرضية ضروري في بعض الحالات لعزل مختلف الدوائر المقسمة على سبيل المثال،

استراتيجيات الطاقة العُمرية

خطط السلطة المخصصة

(أ) أن تُكفل، باستخدام طائرات مُخصصة لتوليد الطاقة لكل خط رئيسي من خطوط السكك الحديدية (مثلاً، 3-3 خامساً، 5 خامساً، 1.8 خامساً) أن تكون قادرة على توفير خدمات ثابتة للطيران، وأن تقلل من سرعة الطائرة ذات الترددات، وأن تكون طائرة ذات قدرة كبيرة، وتُعدّل طبقات الطاقة الحالية إلى أدنى حد، وتُقلل من مستويات التردد المنخفض

قطاع محطة الطاقة

كما أن فصل طائرات الطاقة يخدم غرضين رئيسيين: ]isolation] و]بسط التحكم ، مثلاً، فإن الجزء الخاص بإمدادات الطاقة من لوحة التحكم في الطاقة يولد في كثير من الأحيان تيارات عالية يمكن أن تقترن بقطع ضوضاء شديدة الحساسية عن طريق جهاز نقل كهربائي متشارك.

Layer Stackup Optimization

أما مجموعة طبقة المياه فهي العمود الفقري لكل من التوزيع الأرضي وتوزيع الطاقة، أما بالنسبة للتصميمات المعقدة، فيوصى بأربع طبقات على الأقل: طبقة داخلية للأرض والسلطة، وطبقات خارجية للإشارات، والمجموعة المشتركة من المواصفات العالية الأداء هي:

  • الطبقة العليا (العلامات)
  • طائرة أرضية
  • طائرة توليد
  • طبقة قاعية (العلامات)

ويضع هذا الترتيب طبقات الإشارة المتاخمة لطائرة مرجعية صلبة، ويقلل إلى أدنى حد من مناطق الحلقة ويتحكم في الإفتراض، وبالنسبة لطبقات أخرى (مثلاً، من 8 إلى 16)، يربط دائماً طبقات الإشارة بالطائرات الأرضية المتاخمة، ويستخدم جهازاً للتصميم الغذائي ، ويضع الطبقات الثابتة .

Decoupling and Bypass Capacitors

ويوفّر جهاز التكتل الحراري وسيلة لتخزين الطاقة المحلية، ويُرشّح ضوضاء عالية التردد من شبكة توزيع الطاقة (PDN)، ويُستخدم فيها جهازاً من أجهزة التصفيق المُقدّمة على نطاق الترددات العالية (0-100 ميكروغرام) ويُستخدم فيها جهازاً من أجهزة التصاميم ذات الترددات العالية.

التقنيات المتقدمة للتصميمات المعقدة

Via Stitching and Grounding Fences

وتشير خياطة الأزياء إلى وضع عدة قنابل أرضية على حافة طائرة أرضية أو حول آثار إشارات حساسة لتقليل منطقة الحلقة وتوفير مسار مستمر منخفض السرعة.

Copper Pours and Thermal Management

Inused board area should be filled with copper and connected to ground (or a power rail) to reduce EMI and improve thermal dissipation. Ground pours on outer layers provide shielding and reduce cross talk between adjacent traces. However, care must be taken to avoid creating floating copper islands, which can act as antennas. always connect copper pours to a known net via stitching via power designs.

EMI Shielding and Guard Rings

وبالنسبة لأقسام التشابه العالية أو الحساسية، النظر في إضافة حلقة حراسة ] - حلقة نحاسية متصلة بالأرض تحيط المنطقة الحساسة بأكملها، وهذه الحلقة، إلى جانب القوارير التي تُخيَّل إلى الطائرة الأرضية، تشكل قفصاً فاراياً يخفف من حدة الحقول ويضمن حلقات الحراسة فعالية خاصة بالنسبة لمدخلات النسيجات التشغيلية

المحاكاة والتقييم

محاكاة النزاهة الإشارة

(ب) تصميم متطور لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور يعتمد على المحاكاة للتحقق من أداء الطائرات الثابتة وطائرة الطاقة قبل الصنع. المحاكاة النزيهة ] تحلل مسارات العودة الحالية، وتضليل الخناق، وتتحدث عن الناموسيات الحرجة.

التحليل الحراري

وتولد طائرات الطاقة العالية الحرارة التي يمكن أن تتدهور الأداء والموثوقية، وتستخدم المحاكاة الحرارية لتحديد البقع الساخنة وتعظيم توزيع صهاريج النحاس، مثلا، ينبغي أن تُخصم طائرة توليد الطاقة التي يجب أن تحمل 10 أ، على النحو المناسب، مع وجود قنابل متعددة لنقل الحرارة إلى طبقات أخرى.

الشلالات المشتركة إلى أفويد

  • Splitting ground planes under high-speed traces:] A signal crossing a ground plane split forces return currents to take a longer path, increasing cycle area and radiation. always route signals over continuous ground planes or provide stitching capacitors at the crossing.
  • يستعملون الكثير من قطع الأرض، ويستخدمون عبر الانتقال بين طبقات لتجنب قطع الطائرة.
  • Insufficient decoupling:] Relying on bulk capacitors alone without high-frequency bypass capacitors leaves the PDN impedance high at Giahertz frequencies. always include small-value capacitors in the package footprint of high-speed ICs.
  • Ignoring via inductance:] A via connecting a decoupling capacitor to the ground plane has inductance that can be significant (1-2 nH per via). Use multiple vias in parallel to reduce inductance and lower the impedance.
  • Poor placement of power and ground planes in the stackup:] If power and ground planes are not adjacent, the inter-plane capacitance is reduced, and the PDN impedance rises. always couple power and ground planes in little dielectrics to create a high-frequency by capacitor.
  • Floating copper islands:] Unconnected copper features can couple noise and act as antennas. Ensure all copper is tied to a net-preferably ground or a supply rail-via stitching vias.

خاتمة

"العمليات المُستبدِدة" "العملية المُتَحدّدة" "العملية" "العملية" "العملية" "العملية" "العملية" "العملية" "العملية" "العملية"