Table of Contents

وفي تصميمات الشعار الدقيق، كثيرا ما يتحول الفرق بين الإشارة إلى موجة مصحوبة بالضوضاء إلى عامل واحد: أرضية اللوحات المطبوعة، وأجهزة التضليل الكهربائي، التي تُعالج عادة إشارات ذات مستوى عال من الفولط، وسلاسل النطاق الترددي المرتفع، إلى درجة عالية من الحساسية، إلى أي انحراف في إمكانياتها المرجعية، وتقنيات التضليل الرقمية الضعيفة يمكن أن تُنقل إلى الطاقة.

ما الذي يُحدّد في الواقع يعني في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

وكثيرا ما يساء فهم التقلبات، إذ أن الربط بين جميع أجهزة الدوائر التي تحمل علامة " صفر " معا، وفي الواقع، فإن النظام الأرضي هو طريق العودة لكل جهاز إشارة، وكل موصل يملك القدرة على معالجة الاختراق، والعبودية، بل والارتفاع، وعندما تظهر نسبة الترددات المنخفضة، فإن الترددات المتحركة تنجم عن تغيرات في الشكل،

فالتمييز بين أرض " كويت " و " مزعجة " يكمن في الهندسة المادية لمسار العودة، ويعاني أثر يحمل 10 ملليترات من التيار الرقمي من مقاومة ربما 50 ميلاً للنش، بل إن أثراً أرضياً واحداً بين عازلة رقمية ومرحلة مدخلات حساسة سيطور كمية تبلغ 500 ميكروغرام من الماء ليضع على 12 جهازاً من أجهزة التحكم في الحجم.

المصادر التي تستهدف الدوائر الأوب-أمب

فقبل تحليل التهابات الأرضية العالية، من المفيد حفز مصادر الضوضاء التي يجب أن تخفف من حدتها، والضوضاء الحرارية، والمتصلة بجميع العناصر المقاومة، وتضع حداً نظرياً، ولكن التدخل العملي يهيمن عادة على ذلك، ويحدث الانقلابات المكثفة عندما تتقاسم عدة مجموعات من الدوائر أثراً أرضياً؛ ويحدث حالياً تطوراً هائلاً في مراحل الإنتاج.

ومن مصادر الضوضاء التي كثيرا ما تكون متأثرة بالتحيز الذي يتردد حاليا على المنفذ من خلال حالة من الإحباط، وإذا ما كان التحيز القائم على المدخلات غير المحسوسة يتدفق حاليا من خلال مسار أرضي يحمل أيضا تيارات العودة الأخرى، فإن الانخفاض الفولطي الناتج يضيف مباشرة إلى إشارة المدخلات، وفي الدوائر التي تعاني من نقص في المصادر العالية، فإن هذا التأثير يمكن أن يهيمن على أداء الضوضاء.

التكنولوجيات الأرضية التقليدية لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور

وقد وضع المصممون عدة نُهج هيكلية لمكافحة الانقلابات الصوتية، وكل منها ينطوي على مبادلات متميزة في حالة الاختراق، وتعقيد التصميم، والاستجابة للتواتر.

أحادي القوام

وفي نقطة واحدة، لا يمكن لأي أثر أرضي من كل تشابك في كل دائرة في مكان مادي واحد، عادة محطة إعادة الإمداد بالطاقة، وهذه الاستراتيجية تكسر بالفعل الحلقات الأرضية المحتملة، حيث يمكن أن يكون المسار الدائري عبر الأرض وصلات الإشارة هوائيا بالنسبة للميادين المغناطيسية، غير أن عملية الحد الأدنى من الترددات أو اللوحات البسيطة لا تزال تؤدي إلى حدوث انخفاض كبير في معدلات العودة.

ستار غويند

إن قصف النجوم هو نسخة محسنة من نقطة واحدة، وكل مضخم للقطعة الوظيفية، ومصفوف، ومحرك الإنتاج، يتجه إلى موقعه الأرضي المكرس مباشرة إلى نقطة نجمية مركزية، ولا يوجد أي حواجز تتقاسم أثراً أرضياً مع أي جهة أخرى، ويقضي هذا التشكيل تقريباً على الانقلابات الأرضية المشتركة لأن الفول الأرضي لإحدى القطع لا يؤثر على خلفية نجمة العودة.

الخطط الأرضية

وتوفر طائرة نحاسية مستمرة على طبقة واحدة أو أكثر من طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أقل مسار ممكن للعودة بسبب وجود غطاء، وتخفض خط الاستقبال إلى أدنى حد، وتيارات العودة يمكن أن تتدفق مباشرة تحت أثر الإشارة، وتخفض مساحة الترددات، وهذا أمر حاسم للغاية بالنسبة للدوائر المتعددة الطاقات التي يجب أن ترفض التدخل في ارتفاع الترددات، كما أن وجود خط أرض صلب يؤدي إلى الحد من التقاطات المتفرقة من حقول المغنطية.

Split Ground Plans

فالنظم المختلطة التي تُستخدم فيها أجهزة التفكيك تُعد إشارة متماثلة صغيرة إلى جانب جهاز قياسي مكثف جداً، ويُستخدم في كثير من الأحيان في مناطق أرضية منفصلة جسدياً في الأقسام المشابهة والرقمية، ويمنع هذا الفصل من التحول الرقمي عن التداول عبر أرضية متشابهة، ولكن يجب أن يتم ربط الطائرة المقسمة بعناية عند نقطة واحدة، على نحو مثالي، في إطار العنصر المختلط.

كيف يُحدّدُ التأثير المباشرُ الأداءُ المُنبئِ

إن هذا التخريب يجسد الفرق بين مداخله، وإذا تحولت الإشارة الأساسية في العقد اللافثي إلى نقطة عدم الانحراف، فإن الإشارة المضخمة لا تصلح بشكل فعال للتحول كإشارة، فالضوضاء المستحثة يمكن أن تدخل من خلال عدة آليات: عدم تجنب التحيز في العودة الحالية عن طريق أرضية مسببة للأنقسام، فإن نسبة رفض الإمداد بالطاقة الكهربائية تتحول إلى حزم، وه، وه، وه، وه، وه،

أما بالنسبة للمصابيح العالية السرعة التي تتجاوز فيها الترددات 10 ميغاهرتز، فإن إحداث وصلات أرضية يصبح العقبة الغالبة، إذ إن ربط عنصر بطائرة أرضية قد يؤدي إلى حدوث خطوبة تتراوح بين 0.5 و1 هرتز، مما يؤدي إلى عجز يتراوح بين 0.3 و0.6 أوتار، وإذا ما مرت إشارة إلى 10 أمتار مربعة عبر ذلك الوصل، فإن الفولطيف الناتج

منطقة الطريق والقلوب الحالية

وفي فترات تتجاوز بضعة كيلوهرتز، لا تكتفي تيارات العودة بسير عملية العاصمة الأقل مقاومة؛ بل تتبع مسار أقل انشغالا، وهو عادة الطريق الذي يقلل من منطقة الحلقة مباشرة تحت أثر الإشارة، وعندما تكون هناك طائرة أرضية مستمرة، فإن العودة الحالية تعانق دون المستوى الذي يصيبها من العقب، وتزيد من حدة التدخل المتبادل في عمليات الإلغاء، وتخفض الانبعاثات المشعّة إلى أدنى حد.

التجمع من أجل الانحراف ضد التجمعات غير المتعمدة

وفي مضخم غير متعمد، يربط مقاوم التغذية العكسية بالأرض، مما يجعل الطريق المؤدي إلى عدم التراجع هو جزء من مسار الإشارة، وأي ضوضاء أرضية تظهر في مدخل غير مقصود، ويزيد من ذلك من زيادة الضوضاء (التي تساوي مكسب الإشارة)، وفي حالة حدوث انحرافات، فإن المدخلات غير المحسوبة عادة ترتبط مباشرة بالأرض (أو بالإشارة).

أفضل الممارسات للمركبات PCB

وتستلزم ترجمة النظرية إلى منتج قابل للشحن اهتماما دقيقا بتفاصيل التصميم، وستساعد الممارسات التالية، التي تراكمت من تصميمات عالية الدقة، على تحقيق مواصفات الضوضاء الموعودة في صحائف بيانات العمليات.

أجهزة استخلاص المعلومات: مخازن الطاقة المباشرة

(أ) كل مركب من أجهزة التفريغ يتطلّب أجهزة التفكيك التي توضع على أقرب قدر ممكن من الطرد.() وتُحدّد مُسعفة من طراز " إم إف تي " (Ma-F) بموازاة مع مُحدّد أكبر من مُحدّد للشحنات ((10) مُنْصَدِّدَة ذات سعة.()

الحرس رينغ و الدرع

وبالنسبة للمدخلات المحتوية على مدخلات عالية جداً، مثل أجهزة التصفير بالكهرباء أو أجهزة نقل الأدوية الضوئية، فإن التسرب الموجود على سطح PCB يمكن أن يسبب معاوضات وازدحاماً، حيث أن حلقة الحراسة المحيطة برقم المدخلات، متجهة إلى طبقة عازلة منخفضة التبسيط، تعادل القدرة على إدخالها في المركب العام، وتزيل الخانات المحتوية على التحلل، وبالتالي تسرب.

متعقب يركض على متن طائرة

لا تخفوا أثر الإشارة، و، حيثما أمكن، يُرسلون الطائرة الأرضية المستمرة على طبقة متاخمة، وتجنب المعبرات المتباينة أو الثغرات في الطائرة، إذا كان الانتقال إلى طبقة أخرى غير قابل للإبطال، وضع أرض بالقرب من الإشارة لتوفير مسار عودة مستمر لعناصر التردد العالي، وارتفاع مدخلات الإشارات المختلفة عن طريق التماثل مع المسافة المتساوية إلى الطائرة الأرضية، والحفاظ على الرفض المشترك.

Via Stitching to Reduce Ground Impedance

وفي تصميمات متعددة الطوابق، يؤدي غرز القوارير على طول حواف الطائرات الأرضية وحول الدوائر الحساسة إلى زيادة انخفاض الارتداد وتقليل الإشعاع، ولا يزيد وضع القوارير على فترات زمنية، عن ارتفاع واحد في طول العشرين من الموجة التي تبث بها أعلى إشارة التردد؛ وبالنسبة لساعة مئة ميغاهيرتز، التي توازي حوالي ١٥ مترا، تضيف الطوابع الأرضية المتاخمة للخط السطحي.

إدارة مواقع الأرض في النظم المتماسكة

وعندما تربط دائرة العمليات بالمعدات الخارجية عبر الكابلات، يمكن أن تُحدث حلقات أرضية بين مختلف الأجهزة الرئيسية العاملة باليد العاملة بالتواضع، وتستخدم مدخلات متمايزة وكابلات محمية مع نهاية واحدة فقط من حيث مصدر الإشارة، وبدلاً من ذلك، تدمج مكبرات العزل أو محولات سمعية لكسر وصلات أرضية محمولة، كما يجب أن تكون الاستراتيجية الأرضية على مستوى ثنائي الفينيل متعدد الكلور تساعد على ذلك.

التنسيب من أجل السلطة والزبيب البري

وبالنسبة للمصابيح التي تحتوي على أحزمة حرارية مكشوفة (مثلاً، DFN أو حزمة QFN)، يجب بيع الرصيف الأرضي إلى أرض حرارية على PCB، ثم يرتبط بالطائرة الأرضية ذات قوارير متعددة، وهذه القوارير تخدم أغراضاً مزدوجة: فهي تُدير حرارة وتُعيد أرضية منخفضة التأثير، وتُوضع على الأقل أربع قنابل في المعبد نفسه (إذا سمحت قواعد التصميم).

نموذج عملي: تخفيض عدد المصابين بمرض السرطان في منطقة عالية الجودة

وكان من شأن النموذج الأولي أن يستعمل لوحة مصغرة من طراز XFB، وهي تحمل علامة على سطح الأرض، وكانت الطائرة المزودة بمقياس مصغر، وهي مركبة مثبتة على سطح الأرض، وهي مركبة من طراز XF، وهي مركبة من طراز /ill.

التبسيط والتحقق

وقبل الالتزام بالتلفيق، يمكن للمحاكاة أن تتنبأ بقضايا أرضية، إذ يمكن لأدوات مثل LTSpice أن تُظهر وجود أرضية نموذجية كمقاومة صغيرة وأن تُدخل في سلسلة من مسار العودة إلى الغلاف الجوي؛ ويكشف حقن مصدر حالي يمثل ضوضاء على الطاقة عن ضوضاء ضوئية ناجمة عن الضجيج، وبالنسبة للحساسية التي تتمتع بها شركة EMI، فإن أجهزة التدقيق الكهرومغناطيسي (مثلة)

متى تختار أي تقنية حولية

ولا يوجد مخطط أرضي واحد يناسب كل دائرة، وبالنسبة لجهاز تشغيلي بسيط منخفض التردد على لوحة مصغرة، فإن أرض نجمية معدة التنفيذ قد تكون كافية وفعالة من حيث التكلفة، وبالنسبة للطائرات ذات التردد العالي أو التردد الواسع النطاق، أو النظم المختلطة، فإن مجلس الطوابق الأربعة ذات الطائرة الثابتة هو خط الأساس.

فيزياء التيار العودة: نظرة أعمق

ففهما لما تتطلب الأمور المتعلقة بصيد الطائرات الأرضية نظرة موجزة على فيزياء تيارات العودة، ففي العاصمة، تنتشر حالياً بشكل موحد على كامل مفترق الطائرات، وتسعى إلى تحقيق أقل قدر من المقاومة، ومع تزايد الترددات، فإن التركيزات الموجودة تحت الأثر بسبب الانقلابات الميدانية المغناطيسية المعروفة باسم الأثر القرب، وفي 10 ميغاهيرتز، تتدفق الطائرة الحالية العائدة في نطاق ضيق فوق طول التدفق.

التقلبات في الترددات العالية مقابل نقص التردد المنخفض

فالأصابع التي تُستخدم فيها قوالب النطاق الترددي الموحّدة دون 1 ميغاهيرتز (مثلاً، OP07، LM741) أقل حساسية من حيث خط العرض لأن مكسبها قد يطفأ قبل أن يصبح الاصطدام بالأرضية العادية أمراً إشكالياً، إذ أن وجود أرضية نجمية على لوحة مصغرة يمكن أن يكون كافياً، وعلى النقيض من ذلك، فإن أجزاء واسعة النطاق من هذا القبيل مثل نظام الإبلاغ النهائي " .

حالات سوء السلوك المشتركة وكيفية تجنبها

  • ]Routing ground as a “daisy —chain” - instead of sharing a common trace, use a star or plane to ensure each block’s return current does not flow through another block’s ground node.
  • استخدام عدد قليل جداً من القوارير للوصلات الأرضية - أي عن طريق واحد لجهاز فك التشاؤم أو لوحة مكشوفة يضيف خطاً غير ضروري، ويستخدم على الأقل اثنين، ويفضل أن يكون أربعة عناوين خطيرة.
  • Placing sensitive op —amps near board edges] — Edge —mounted components see increased susceptibility to external fields. Position the op-amp centrally on the board, away from connector areas carrying digital signals.
  • Ignoring the ground plane beneath the feedback network] - The feedback resistanceors and capacitor must sit over an uninterrupted plane. Any split under the feedback path will couple noise into the summing junction.
  • ]]Assuming that a “ground” symbol everywhere is the same voltage - even on a solid plane, voltage gradients exist; keep high —current returns away from the op-of’s reference point.

الاستنتاج: التحول إلى فلسفة التصميم

إن تقنية الاختبار ليست خياراً تعسفياً، بل هي مواصفات حرجة تشكل مباشرة أداء الضوضاء في دوائر العمليات، حيث تخفض الطائرة الأرضية الصلبة من خط الاستنباطات وثغراتها، وتوفر إشارة منخفضة إلى درجة الذروة تحمي إشارات الميكروفولت، وتمنع الطوابق المتأصلة من التبسيط في تصميمات منخفضة التردد، وتعزل الطوابع الضوضاء عن مسارات المشتركة عند الوصل السليم.

For further reading on grounding fundamentals, refer to Henry Ot’s practical grounding techniques] and ]NIST’s notes on return current paths].