Karmaşık baskılı devre kurulları (PCB), temel PCB tasarımlarında zemin ve güç düzleminin sabitlenmesini sağlamak için titiz bir şekilde planlama gerektirir ve güvenilir performans sağlar. Yüksek hızlı dijital, karma imzalı ve RF devreleri, temel kavramlar ve gerilim stabilitesini doğrudan etkiler. Kötü tasarlanmış bir zemin veya güç uçağı zemin döngüsü zemin döngülerine yol açabilir, aşırı gerilim damlaları, aşırı gerilim damlaları ve hatta güvenilir emisyonları sunar.

PCB Tasarımlarında Temeller

Neden Maddeleri Temelleri

Bir PCB'deki her sinyal kaynağına geri dönüş yolunu gerektirir. Bu geri dönüş yolundaki boşluk, farklı zemin referansları arasında ne kadar gerilim gürültüsü ortaya çıktığını belirler. Düşük eksenli zemin düzlem, mevcut emisyonlar için döngü alanını en aza indirir, yüksek frekanslı tasarımları (bir zemin uçağın girişinde) sağlar.

Single-Point Grounding

Tek nokta zeminleme, tüm zemin referanslarını tek bir fiziksel düğüme bağlar. Bu teknik düşük frekanslı analog ve karışık devrelerde yaygındır, gürültü izolasyonunun parasal olduğu yerde gerçekleşir. Tüm sinyal frekanslarının 1 MHz'de veya devrede yayılmasında her iki hassas analog ve gürültülü döngüler ortadan kaldırılır. Ancak, tek nokta, analog ve dijital zeminler, bağlantı izlerinin uçmasına kadar ayrı tutulabilir.

Çok-Point Grounding

Yüksek frekanslı dijital tasarımlar için, çok nokta zemini tercih edilir. İşte her devre birden çok noktada zemin uçağa bağlıdır ve tüm bileşen zemin pinlerini doğrudan bir zemin üzerinden birleştirin.Bu, yüksek frekanslarda zeminli bir yüzey sağlar ve çok noktalı bir zemin kullanarak elde edilir.

Hybrid Grounding

Birçok karmaşık tasarım tek noktanın ve çok noktanın bir kombinasyonunu gerektirir. Örneğin, karışık bir imzalı yönetim kurulu yüksek frekanslarda (sabahların kısa yollara yakın olan tek bir noktada) ayrı analog ve dijital zemin uçaklar kullanabilir.İki uçak arasındaki bağlantı genellikle bir ferrite işaret ederken, düşük frekanslarda izolasyon sağlar (tabiyasal bir gürültü sorunludur) ve düşük frekanslara bağlı olarak.

Ground Planes ve Split Planes

AİLM:0) Katı zemin uçağı[Dönemli)[Dönemli))[değiştir | kaynağı değiştir] (Dönetici) : Yüksek performanslı PCB'ler için sürekli düşük mesafeli bir yol sunar.

Power Plane Layout Strategies

Özel Güç Planları

Her büyük gerilim demiryolu için özel enerji uçaklarını kullanarak (örneğin, 3.3 V, 5 V, 1.8 V) sabit gerilim teslimatını sağlar ve aynı katmanı işgal ettiğinde, aslında tüm bileşenleri bu raydaki malzemeler IR damlalarını en aza indirir.

Power Plane Segmentation

Güç uçaklarının segmentasyonu iki temel amaça hizmet eder: 03.Örnek:0)) ve [[Döneticileri kontrol[Döneticileri 3 ). Örneğin, yüksek frekanslı gürültünün geçiş gücü tedarik kısmı genellikle, yüksek hızlı dijital devrelere sahip olan yüksek çözünürlükte, analog bir kanal için ayrı bir güç ada oluşturmak için kendi güç adalarını oluşturmak için kendi güç akanlığı sağlar.

Katman Stackup Optimizasyonu

Katmanlı çöp hem toprak hem de güç dağılımının arka kemiğidir. Karmaşık tasarımlar için minimum dört tabaka önerilir: iki iç tabakalar zemin ve güç için ve sinyallerin dış tabakaları.

  • Top katmanı (signals)
  • Ground Uçağı
  • Power Uçağı
  • Alt tabaka (signals)

Bu düzenleme, sağlam bir referans uçağına bitişiktir, minimiz döngü alanları ve kontrol etme engelleyicileri için daha fazla tabaka (örneğin, sekiz ila on altı), her zaman bitişik zemin uçaklarla çift sinyal tabakaları.UseENT:0) Im I I I CO CO TR I CO S [FONT FONT FONT=SQSQ) çok fazla zemin tasarımları kullanarak kontrol altına almalarını sağlar.

Decoupling ve Bypass Capacitors

Konseratörler, yüksek frekanslı bir pompa kullanarak, yüksek frekanslı bir yükleyici (örneğin, 10-100 μF) ve yüksek frekanslı kapasitörler (örneğin, 0.1 μF, 0.0 μF, 0.0) ile çok fazla frekans aralığına kadar zemin düzleme kadar uzanan bir bağlantı sağlar. yüksek frekanslı kapasitörler IC güç sabit bir şekilde yerleştirilmelidir.

Kompleks Tasarımlar için Gelişmiş Teknikler

Via Stitching and Grounding Tels

Via diking, bir zemin uçağın kenarlarında veya çevredeki hassas sinyal izlerini azaltmak için çok sayıda zemin yerleştirmeyi ve sürekli düşük yönlü bir yol sağlamayı ifade eder. AİLFLT:0) Bu teknik özellikle paralel olarak yeniden boyamak için tasarlanmıştır.

Copper Pours and Thermal Management

Kullanılmamış tahta alanı bakır ile doldurulmalıdır ve zemine bağlı olmalıdır (veya bir güç demiryolu) EMI'yi azaltmak ve ısı dağılımı geliştirmek. Dış katmanlarda yer alan su kaynakları için, aşırı hasarlar ve ısı yaymaları arasındaki haçı azaltmak gerekir. ancak, bakım, yüzen bakır adaları oluşturmak için alınmalıdır.

EMI Shielding ve Guard Ring

Yüksek frekanslı veya hassas analog bölümler için, bir dördüğünü düşünün:0.guard ring) - tüm hassas alanı çevreleyen zemine bağlı bakır yüzük, yüzükler ile dikilen, alt düzleme kadar, birden fazla noktaya kadar uzanan bir Faraday kafesi oluşturur.

Simülasyon ve Geçerlilik

Signal Integrity Simülasyonları

Modern PCB tasarımı, üretimden önce zemin ve güç uçak performansını doğrulamak için simülasyona dayanmaktadır.:0)Signal bütünlük (SI) simülasyonlar), geri dönüş yollarını analiz eder, doğru sonuçlar elde etmek için yığınlama ve bakır kalınlığı ile geçiş yapar.

Termal Analiz

Yüksek akım güç uçakları, ısıyı diğer katmanlara devretebilecek ısı yaratır. Örneğin, bakır dökme dağıtımını tanımlamak için termal simülasyon kullanın. Örneğin, 10 A'yı taşıyacak bir güç uçağı, ısıtılması gereken bir çok modülle ısıyı diğer katmanlara aktarmak için çok fazla ısıtılmalıdır.Instriyel bakırlar yüksek güç parçaları altında azalır, ısıtılır, ancak ısıtılır.

Common Pitfalls Kaçmak için

  • [FONT:0] Hızlı izlerinin altında yer alan uçaklara dikkat edin:[Dönetici:0] Bir sinyal, bir zemin uçağın bölünmüş güçleri, daha uzun bir yol, artan döngü alanı ve radyasyon almak için mevcut geri döner. Her zaman rota sürekli zemin düzlemleri üzerinde sinyalleri veya geçiş sırasında dikme sağlar.
  • [FONT:0) Çok fazla zemin kesintisi:[Dönetici: 0) Yerdeki boşluklar veya kesintiler uçağın bütünlüğünü bozmak için zemin uçaktaki kesintiler.
  • [FONT:0) Yeterli derecede dekoupling:[Dönetici: 0DD:0) Yüksek frekanslılar olmadan sadece yüksek frekanslı kapasitörler PDN'i terk ederler.Her zaman yüksek hızda IC'ların paketinde küçük değerli kapasitörler içerir.
  • [FONT:0) İndüktöre göre göz ardı edilir:[Dönetici: 0 ) Bir dekserle zemin uçağa bağlanmak için, önemli (1-2 nH ile birlikte).
  • [FONT:0]Poor, güç ve zemin uçaklarının yığınlarında yerleştirilmesi:[Dönetici: 0:1] Eğer güç ve zemin uçaklar bitişik değilse, inter-plane kapasitance azaltılır ve PDN engellenir.Her zaman çift güç ve zemin uçaklar yüksek frekanslı bir yükleyici oluşturmak için.
  • [FONT=0]Zengin adaları:[Dönetici:[Dönetici:0))Bağlanamayan bakır özellikleri çift gürültüyü ve anten olarak hareket edebilir. Tüm bakırın net bir şekilde bağlı olduğunu emin olun - tercihen zemin veya tedarik rayları - dikişleri dikte etmek.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Üst düzey ve karmaşık düzlem düzeni, yüksek performanslı PCB'leri karmaşık tasarımlarda elde etmek için gereklidir.Tek nokta, çok nokta ve karma zeminleme, beton dökme ve koruyucu halkalar ile ilgili teknikler, önemli ölçüde gürültüyü azaltabilir, sinyal bütünlüğünü geliştirebilir ve EMI'yi içerir.)