Table of Contents

בעיצוב אנלוגי מדויק, ההבדל בין אות prise לבין גלפור רעש לעתים קרובות מגיע לגורם אחד: משטח לוח המעגל המודפס. מעגל מגבר מעגל, אשר מטפל באופן שגרתי אותות ברמה מיקרו-וולטר ופס רוחב פס גבוה, הם רגישים להפליא לכל סטייה בפוטנציאל ההתייחסות שלהם.

מה בעצם אומר PCB

התעלות לעיתים קרובות לא מובן מאליו כמו פשוט חיבור כל צמתים מעגליים שכותרתו "0 V" יחד. במציאות, מערכת הקרקע היא הנתיב החזרה לכל אות נוכחי, וכל מנצח יש תנופה סופית - התנגדות, אינדוקציוניזציה, ואפילו קפיפטנס. ב DC בתדרים נמוכים, התנגדות שולטת; בתדרים גבוהים יותר, אינדוקציה הופכת למנגנון המניע העיקרי של רעש, כמו גם מבנה מוקרן, כאשר הוא אינו משקף את הצורות קבועות, אינו ממושכות, כאשר הוא יוצר אותות יציבים, עם רמות של קידודים, כאשר הן לא ממושכות, כאשר הן אינן ממושכות, הן אינן ממושכות, הן אינן ממושכות, הן אינן מכוונות, הן אינן ממושכות, הן אינן מכוונות, הן אינן ממושכות, הן אינן מכוונות, הן אינן ממושכות, הן אינן מכוונות, הן אינן ממושכות, הן אינן מכוונות, הן אינן מכוונות, הן אינן ממושכות, הן אינן מכוונות, הן ממושכות, הן אינן ממושכות, כאשר הן אינן מכוונות, הן מתכוונות, בתדרות, הן אינן מכוונות, הן אינן מכוונות, הן אינן מכוונות, הן אינן מכוונות, הן אינן מכוונות, הן אינן מכוונות, הן אינן מכוונות, הן אינן מ

ההבחנה בין קרקע "quiet" לבין קרקע "לאי" שוכנת בגיאומטריה הפיזית של נתיב החזרה. A עקבות הנושא 10 מ'A של זרם דיגיטלי יש התנגדות של 50 מ"מ ל אינץ '.אפילו 1 אינץ 'החלב הקרקעי המשותף בין חיץ דיגיטלי לבין שלב קלט רגיש יפתחו ירידה של 500 מיקרו-V - מספיק כדי לחטוף 12 סיביות ADCs מרחיבה עקבות.

מקורות רעשים שמקדמים את Op-Amp

לפני ניתוח קריאות ריצוף, זה עוזר לקטלוג מקורות הרעש כי ריצוף ראוי חייב להפחית את התרומות של רעש , אינטרינוסי לכל האלמנטים המתנגדים, קובע קומה תיאורטית, אבל הפרעה מעשית בדרך כלל שולטת. Common-impedance הפיכה מתרחשת כאשר מספר רב של מחסומים חיצוניים להגדיר עקבות קרקעיים; זרם של כוח גבוה מתפתח ירידה על פני עקבות, אשר מופיע ישירות בהתייחסות של שלבים רגישים של אספקת זרם נמוך.

מקור רעש לעתים קרובות הוא זרם ההטיה של הדג עצמו שחוזר דרך אימפולס.אם זרם ההטיה של קלט לא-מעצור זורם דרך נתיב קרקע שגם הוא נושא זרמים אחרים, המתח המתקבל מוסיף ישירות לאות קלט.בעיגולים עם אימפולס גבוה, אפקט זה יכול לשלוט בביצוע רעש.

ארכיון התגבשות PCB Grounding Toהתנצלות

מעצבים פיתחו כמה גישות מבניות להפיכה נגד רעש, כל אחת עם שינויים נפרדים של סחר במכשולים, מורכבות הפריסה ותגובה לתדירות.

נקודת יחיד

ב חד-פעמי ריצוף, כל עקבות קרקעיים מכל בלוק מעגלי מתתכנסים בצומת פיזי אחד, בדרך כלל אספקת החשמל חוזרת מסוף. אסטרטגיה זו למעשה שוברת לולאות קרקע פוטנציאליות, שבו נתיב מעגלי דרך הקרקע וקשרי האות יכולים לפעול כאנטנה עבור שדות מגנטיים.עם זאת, חד-נקודות חד-פעמי ממוקם הוא מעשי רק עבור קידוד נמוך או לוחות פשוטים, כי מסלולים ארוכים תורמים אינדוקציונים, גבוה וגבוה עדיין יכול לפתח מתח משותף בין השבר זה.

כוכבים

Star Grounding הוא גרסה מעודנת של כל בלוק פונקציונלי - input amplifier, סינון שלב, מנוע פלט - מקבל את עקבות הקרקע המסורה שלה פועל ישירות לנקודה מרכזית כוכב.לא לחסום עקבות קרקע עם כל אחר.תצורה זו כמעט מבטלת הפיכה משותפת-סרב-סרפסה כי המתח הקרקע של בלוק אחד אינו מושפעת על ידי החזרה הנוכחית של דיוק, עבור צינורות, כוכב יכול כמעט להיות פחות מפולת עבור רצפה.

מטוסים קרקעיים

מטוס נחושת מתמשך על שכבה אחת או יותר PCB מספק את הנתיב הנמוך ביותר האפשרי החזרה של החסימה. כי המטוס הוא גיליון, אינדוקציה מצטמצם, וזרמים חוזרים יכולים לזרום ישירות מתחת לרקמות אותות, מינילאה אזור.זה קריטי במיוחד עבור מעגלי דגימה כי חייב לדחות התערבות גבוהה של מטוס מוצק גם להפחית את איסוף שונה של שכבת אלקטרו-קרבה משדות מודרניים, זה כמעט מבטיח בקרת שדה נמוך כמעט תמיד על פני שטח.

מטוסים מפוצלים

מערכות חתימות מעורבות - שבו דגימת אפית מדגימה אות אנלוגי קטן ליד מיקרובקר במהירות גבוהה - לעתים קרובות ליהנות מאזורים קרקעיים נפרדים פיזית עבור סעיפים אנלוגיים ודיגיטליים.הפיצול מונע זרמי מעבר דיגיטליים מופץ דרך הקרקע האנלוגית.עם זאת, מטוס מפוצל חייב להיות מגשר בזהירות על פני נקודה אחת, באופן אידיאלי תחת המרכיב המעורב שמטמים את שני התחומים של חדורים באופן מדויק, כאשר הוא מסוגל לבודד את השברים ללא עקבותיו של מטוס רגיל, ללא הפרעה, ללא הפרעה רדיואקטיבית, ללא עקבות של אנטה, ללא הפרעה רגילה, ללא הפרעה רדיואקטיבית, ללא הפרעה, אם הוא מסוגל לבודדת, באופן מדויק, ללא עקבות של המטוס, באופן מדויק, באופן מדויק, אם הוא מסוגל לעשות, באופן מדויק, באופן מדויק, באופן מדויק, אם הוא מסוגל לעשות את השבר, באופן מדויק על פני נקודה בודד, באופן מדויק, באופן מדויק, באופן מדויק, באופן מדויק, באופן אידיאלי, באופן אידיאלי, באופן אידיאלי, ללא עקבות של המטוס, באופן אידיאלי, אם הוא מסוגל לבודדת, ללא עקבות של המטוס, ללא עקבות של המטוס, באופן מדויק, אם הוא מסוגל לעשות את השבר, אם הוא מסוגל לעשות את השבר, אם הוא מסוגל לעשות את ה

כיצד להגות Directly Impacts Op-Amp Noise

הדגה מדגימה את הבדל המתח בין סיכות קלט שלה.אם ההתייחסות הקרקעית של שינוי ללא שינוי ביחס לצומת הלא-המנע, המגבר מתייחס כי שינוי כאות.רעש המושרה על הקרקע יכול להיכנס דרך מספר מנגנונים: האות הלא-inverting זרם הטיה באמצעות רצפה רועשת, יחס אספקת החשמל (RR) סופי, ומטם-קרקע יכול להיכנס לתוך זרם הפיכה יעילה.

עבור במהירות גבוהה דגימה עם רוחב פס מעל 10 MHz, החדירה של חיבורי הקרקע הופכת למכשול הדומיננטי. A באמצעות חיבור רכיב למטוס קרקע מציג אולי 0.5 עד 1 nH של אינדוקנס, אשר ב -100 MM מניבה מכשול של 0.3 עד 0.6 אומס.אם חזרה של 10 מ"א עוברת דרך זה, וכתוצאה מכך הוא מספר מתחים עד 16 מ"מ בלבד, לעומת זאת, עם טיפול לא יציב, או יותר מ"מ- 2.

חזרה את הנתיב הנוכחי ואת אזור הלולאה

בתדרים מעל כמה קילהרץ, זרמי החזרה לא פשוט לוקחים את הנתיב DC של התנגדות לפחות; הם עוקבים אחר הנתיב של לפחות אימפולס, שהוא בדרך כלל המסלול הממזער את אזור הלולאה - הדרך ישירות מתחת לסימן. כאשר מטוס קרקע מתמשך נמצא, האותות הנוכחיים משבשים את החריצים של החוק, ממקסמים ביטול הדדי ומפחיתים את פליטות הקרקע, אם הוא מצטמצם, או מצטמצם, לא יעצורים, לא יעצור את השבר, או לא יעצורים, לא יעצור את השבר את השבר את השבר, או לא פעם, או לא יעצור את השבר את השבר את השבר את השבר את השבר, או את השבר, או את השבר, או את השבר, או את השבר, או את השבר, או את השבר, או את השבר, או את השבר, או את השבר, לאומטר, לא ניתן למזג האוויר, לא מזמן, לאטום, או את השבר, לאו של המטוס הנוכחי, לאטום, לאטום, לאטום, לא ניתן לכדי לכדי מצמצם את השבר, לאטום, לאטום, לאטום, לאטום, לעולם לאטום, לאטום, לאטום

מיפוי של Inverting vs Non-Inverting Configurations

במגבר לא מונע, התנגדות משוב מתחבר לקרקע, מה שהופך את החלק הקרקע של נתיב האות.כל רעש קרקע מופיע במנעול קלט ומוגבר על ידי רווח הרעש (אשר שווה את רווח האות) בזרימת אות (ללא מגבר), אך לא קידוד מואץ קשור בדרך כלל ישירות לקרקע (או הפניה).

Best Practices for Op-Amp Lay PCBout

תרגם את התיאוריה למוצר שניתן לספינה דורש תשומת לב קפדנית לפריסת פרטים.הפרקטיקות הבאות, שנצברו מעיצובים בעלי חשיבות גבוהה, יעזרו להשיג את המפרטים המובטחים בגליונות נתונים של דגימה.

Decoupling Capacitors: Immediate Energy Reservoirs

כל סיכה כוח דגימה דורשת capacitors מחוסנים ממוקמים קרוב ככל האפשר החבילה. A 100 nF קרמיקה capacitor במקביל עם קיבול גדול (10 μF) מספק תנופה נמוכה על פני טווח תדר רחב.הלאה מן הקצאת הכוח דרך ה- capacitor למשטח חייב להיות מינימלי - שימוש, מידות רחבות ורחבות באמצעות ספקטרום מהיר, 2F התחתון של קופטטור (F) עם קיבולת נמוכה יותר של 2F4 ל-F) עם קיבולת נמוכה יותר עם קיבולת 2F4 (F) עם קיבולת נמוכה יותר בגודל של 2F4F) עם קיבולת נמוכה יותר של 2Fpcfcfext) עם קיבולת נמוכה יותר של 2F4 ל-F) עם קיבולת נמוכה יותר בגודל נמוך יותר של 2F4 ל-Fp) עם קיבולת נמוכה יותר בגודל של 2.

טבעות שמירה וגניבה

עבור קלטות דגימה עם תנופה גבוהה מאוד, כגון אלקטרומטר amplifiers או photodiode transimpedance מעגלים, דליפות זרם על פני משטח PCB יכול לגרום ל offsets ו סחף רעש. טבעת שמירה סביב ה- node קלט, המונעת לטמפרטורה של הדגימה נמוכה שווה לפוטנציאל של קלט משותף, לחסל ⁇ מתחים ודליפה.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

שמור על עקבות קצרות, שבו אפשרי, לנתב אותם על מטוס קרקע רציף על שכבה סמוך. להימנע מעבר פיצולים או פערים במטוס.אם דרך מעבר לשכבה אחרת הוא בלתי נמנע, להציב קרקע דרך ליד האות דרך לספק נתיב החזרה רציף עבור רכיבים גבוהים.זוגות אותות שונים מן סימטריים סימטריים עם מרחק שווה לקרקע, שמירה משותפת של דחיית שלב קלטות.

Via Stitching to Lose Ground Impedance

בעיצובים רב-שכבות, תפרים דרך לאורך הקצוות של מטוסים קרקעיים וסביבות מעגלים רגישים יותר מורידים את המכשולים ומפחיתים את הקרינה. Place תפרים דרך מרווחים לא גדול יותר מחמישית של אורך הגל של אות ה ⁇ הגבוה ביותר; עבור שעון MHz 100, אשר מתאים בערך 15 ס"מ על הקרקע הסמוך לדג ', להוסיף תפרים באמצעות חשוף עמוק לתוך רצפה (Fic) לשפוך את המשטח האחורי של שופכים (במיוחד שופכים).

ניהול השתלות קרקע במערכות כבלים-Connected

כאשר מעגל דגימה מתחבר לציוד חיצוני באמצעות כבלים, לולאות קרקע בין מכשירים מרכזיים שונים יכול להציג לחות. השתמש קלטות שונות וכבלים מוגנים עם המגן המוגן בקצה אחד בלבד - באופן חד-משמעי את קצה מקור האות. לחלופין, לשלב מגברי בידוד או ממיר אודיו כדי לשבור קשרים קרקעיים גליוניים.

Via Placement for Power and Ground Pins

עבור דגימת חשוף עם כריות תרמיות (למשל, DFN או QFN חבילות), את הקרקע יש למכור קרקע תרמיות על ה- PCB, אשר מחובר לאחר מכן לקרקע עם מספר רב של חבילות דרך. אלה באמצעות מטרות כפולות: הם מבצעים חום משם ולספק קרקע ניכוי נמוך על פני השטח (אם עיצוב עצמו) או למנוע מיד להחזיר את כל הכוחות הצרים.

דוגמה מעשית: הפחתה במאמת גבוהה

שקול מראש מיקרופון מבוסס על דגימה נמוכה עם רווח של 1000 (60 dB) אב הטיפוס הראשוני היה בשימוש לוח שתי שכבות עם כוכב קרקע חד-פעמי המחובר לאספקת החשמל. רצפת הרעש הממדדה הייתה גבוהה באופן בלתי צפוי, עם ציון דיגיטלי ייחודי על המטוס מבוסס על קו הבקרה של 4CDC באופן ישיר על גבי כדור הארץ.

סימבול ו-Verification

לפני ביצוע ייצור, סימולציה יכולה לחזות בעיות קרקעיות. כלים כמו LTSpice יכול מודל אימפולס הקרקע כהתנגדות קטנה ו inductance בסדרה עם מסלול החזרה של תצלום; הזרקת מקור נוכחי המייצג רעש אספקת חשמל מגלה את המתח הרשום של רעש תגובה הנוכחית.עבור רגישות EMI, סימולטורים אלקטרומגנטיים (למשל, Ansys SI או גלימות) יכול לזהות את גודל הדחיסות הנוכחית של ספסל.

מתי לבחור איזו טכניקה מבוססת

שום תוכנית חד-קרקעית אחת מתאימה לכל מעגל.עבור הצצה פשוטה, נמוכה- ⁇ על לוח שני שכבות, קרקע כוכבים שהוצאה בקפידה עשוי להיות מספיק וחסכונית.עבור מגברי-הרחבה, רחב-banddth או מערכות חתומות מעורבות, לוח ארבע שכבות עם מטוס קרקעי מתמשך הוא קו הבסיס.

הפיזיקה של רצף החזרה: מבט עמוק יותר

הבנת מדוע סוגיות של המטוס הקרקע דורשות מבט קצר על הפיזיקה של זרמי החזרה. at DC, הזרם מתפשט אחיד על כל המטוס חוצה-סעיף, מחפש את הנתיב של לפחות התנגדות, ככל שתדירות עולה, הנוכחי מתרכז מתחת לחלודה עקב ההפיכה השדה המגנטי - תופעה של חריץ המכונה אפקט הקרבה 10Hz, ההחזר הנוכחי זורם בתוך להקה בערך חמש פעמים של גובה של מתח חשמלי גבוה יותר, אם יש זרם גבוה יותר או אפילו מתחת למשטח פעיל.

התעלות לעוצמה גבוהה לעומת נמוך-Frequency Op-Amps

Op-amps עם רוחב פס של אחדות מתחת 1 MHz (למשל, OP07, LM741) הם פחות רגישים לחדירה הקרקעית כי הלולאה שלהם עולה לפני האימפולס של עקבות קרקע טיפוסי הופך להיות בעייתי בשלב כוכב על גבי לוח שני שכבות יכול להיות מספיק. בניגוד, תצלומים רחבים כמו OPA85 (8GHz) דורשות שלב בלתי מוגבל של שטח זהה, לעתים קרובות יותר, כמו שכבה קצרה של שטח.

טעויות נפוצות וכיצד להימנע מהן

  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ רצפה כ"ד-שפירה" 1 - במקום לשתף עקבות משותפים, השתמש בכוכב או במטוס כדי להבטיח שכל זרם החזרה של בלוק לא זורם דרך צומת אבן אחר.
  • (FLT:0) שימושים מעטים מדי עבור חיבורי קרקע ,(FLT:1) - יחיד באמצעות קפיטור מרתיע או מפלט חשוף מוסיף אינדוקציה מיותרת.
  • (FLT:0) ,Flacing אגדות רגישות ליד סיפון ה-CE EdgesFLT 1:1 - מרכיבים מובלים רואים רגישות מוגברת לתחומים חיצוניים.
  • (FLT:0) אבחון המטוס הקרקע מתחת לרשת משוב (FLT:1) - המתנגדים לגיבוי ו- capacitor חייבים לשבת על מטוס לא מופרע.כל פיצול תחת נתיב משוב יהפוך לרעש לתוך הצומת המרשימה.
  • (הדגשה:0) בהנחה שסמל "שטח" בכל מקום הוא אותו מתחפר: 1 - אפילו על מטוס מוצק, מתח ⁇ s קיימים; לשמור על תשואה גבוהה מנקודת ההתייחסות של הדג.

מסקנה: התעלות כפילוסופיה עיצוב

טכניקת התעלות אינה בחירה שרירותית אלא פרמטר קריטי שמעצב ישירות את ביצועי הרעש של מעגלי דגימת האופי. מטוס קרקע מוצק מצמצם את החדירה ואת אזור הלולאה, המספק התייחסות להפחתה נמוכה המגנה אותות מיקרו-וולטים.כוכב מונע הפיכה משותפת או מעצימה משותפת של עיצובים בתדר נמוך, ללא קשר למתחים משולבים, ללא קשר למתחים מתוחמים של תאים מתוחמים, כאשר הם מגשר כראוי, הם מבינים את השכבה הנפוצה, ולא מעצימה, ולא מעצימה עם תאורה מהירה, לאושבת את העוצמתית, ולא משנה כמה עיצובית, אלא אם כן, מבלי להבטיח מחסנים של עיצובים, מבלי להבטיח את העצימה גבוהה, ללא קשר לגוון עמוק, ללא קשר לגוון עמוק, ללא קשר לגוון עמוק, ללא קשר לגוון עמוק, ללא קשר לגוון עמוק, ללא קשר לגוון עמוק, ללא קשר לגוון עמוק של עיצובים, ללא קשר למזג אווירית, ללא קשר לכדי עיצובים, ללא קשר לגוון עמוק של עיצובים, ללא קשר לכדי עיצובים, ללא קשר לגוון עמוק של מערכות הגנה מהירה, ללא קשר לערעורבתים, ללא קשר לגוון עמוק, ללא קשר לגוון מגנטית משקל, ללא קשר

לקריאה נוספת על יסודות יסוד קרקעיים, מתייחסת להערות של נפת:0 (הטכניקות המתבססות על מזבח) ו-FLT:2NIST על החזרת נתיבי ה-FLT 3: