Hassas analog tasarımda, bir pristin sinyali ve gürültüyü düzelten dalgaformu genellikle tek bir faktöre indirgenir: baskılı devreler, hatta rutin olarak mikro volt seviyesindeki sinyalleri ve yüksek kazanç bant genişliği ile ilgili gerçek performansı maskelemek, yalnızca referans potansiyellerinde mükemmel bir şekilde hassas değildir.

Temelde aslında PCB Tasarımda Ne Demektir

Zemin, tüm devre düğümlerini bir araya getirerek sık sık sık yanlış anlaşılır.Gerçekte, zemin sistemi her sinyal akımı için geri dönüş yoludur ve her bir iletken, güncel olmayan bir şekilde modüle sahiptir - yüklenebilirlik, DC ve düşük frekanslarda, direnç baskınlar; yüksek frekanslarda, indüktör birincil gürültüyü yükselten mekanizmadır.

Bir “hayyül” zemin ve bir “dödün” zemin arasındaki ayrım, geri dönüş yolundaki fiziksel geometride yatıyor. 10 mA dijital akımın belki de 50 mULLAH'ın direncine sahip olduğunu gösteren bir iz, dijital bir tampon ve hassas bir giriş aşaması arasında paylaşılan bir iz bile 500 μV düşüş geliştirecektir - 12bit ADC'nin LSB'si.

Gürültü Hedef Op-Amp Devreleri

Topolojileri analiz etmeden önce, birçok devrein bir zemin izlerini paylaştığı gürültü kaynaklarından kataloglama faydalıdır; yüksek güç aşamasının mevcut olması, doğrudan hassas aşamalara atıfta bulunan ve bu tür hassas noktaların referanslarında ortaya çıkan bir gerilim düşüşü olur. Power Supply supply ripple çiftlere yetersizlik.

Sık sık sık görünen bir gürültü kaynağı, af-amp'ın kendi önyargı akımının bir engeli ile geri döndüğünüz.Eğer girişin önyargılı akım akışları başka bir geri dönüş akımları taşıyan bir zemin yolu aracılığıyla genişletir, sonuçlu gerilim düşüşü doğrudan yüksek kaynak engelleyicisi ile devrelere ekler, bu etki gürültü performansına hükmedebilir.

Konvansiyonel PCB Topolojileri

Tasarımcılar gürültü darbesine karşı çeşitli yapısal yaklaşımlar geliştirdiler, her biri farklı ticaretle ilgili olarak, karmaşıklık ve frekans yanıtları.

SinglePoint Grounding

Tek noktalı bir yerde, her devre bloktaki her zemin tek bir fiziksel düğümde, genellikle güç tedarik terminali. Bu strateji, zemin ve sinyal bağlantıları aracılığıyla dairesel bir yol, manyetik alanlar için bir anten olarak hareket edebilir. ancak, tek noktalı zemin için pratiktir, çünkü uzun izler uzun izler en hassas aşamalara yakın katkıda bulunur ve yüksek akım geri dönüşleri hala bloklar ve ortak düğümler arasında gerilim damlaları artırabilir.

Star Grounding

Star zemining, tek noktanın rafine bir versiyonudur. Her işlevsel blok - bir blokun zemin gerilimi, bir blokun geri dönüşten etkilenmediği kendi özel zemin izlerini doğrudan merkezi bir yıldız noktasına taşır. Hiçbir blok diğeriyle bir zemin izi paylaşıyor.Bu yapılandırma neredeyse yaygın olarak siliniyorsa, birkaç megahertz'in geri dönüşünden daha az uygun hale getiriyor.

Ground Planes

Bir veya daha fazla PCB tabakalarında sürekli bir bakır uçağı, yüksek frekanslı müdahaleyi reddetmesi gereken en düşük devrelere sahiptir. Uçak manyetik alanlardan ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı olarak geçiş yapar ve geri dönüş akımları en az belirli bir zemin düzlemi içerir.For op-amp devreleri için, özellikle de yüksek frekanslı bir geçiş katmanına sahip olan zemini geri yükleme düzlemde yer alan bir mikro tabakaya yerleştirmek için kritiktir.

Split Ground Planes

Karmasignal sistemler – bir af-amp bir noktada, yüksek hızlı mikro kontrole bir sonraki küçük bir analog sinyale işaret eder – fiziksel olarak ayrı zemin bölgelerinden analog ve dijital bölümler için faydalanır.Köpücüler dijital geçiş akımlarını analog zemin üzerinden dolaşımdan ve daha kötü bir şekilde azaltabilir. ancak, bölünmüş bir uçak tek noktada, doğrudan bir uyarının iki alandan oluşan karışık bir işaretle ayrılmış bir şekilde aktarılmalıdır.

Doğrudan Etkiler Nasıl Hedeflenir Op-Amp Gürültü Performansı

Afamp, giriş noktaları arasındaki gerilim farkı basitleştirir.Eğer herhangi bir sabit olmayan zemindeki geri dönüşler (PSR) sonlu olmayan bir şekilde bağlantıya girer ve geri bildirim ağına geçiş yapar. Yüksek kaynaklı bir akış, doğrulanmış gürültü birkaç mekanizmaya girebilir: Tipik olmayan bir giriş noktası geri dönmez.

Yüksek hızlı amorflar 10 MHz'i aşan bantlar için, zemin bağlantıların girişleri baskın engel haline gelir.Bir parçaya bir zemin uçağa bağlanırken, 100 MHz'de bir bağlantıya sahip 1 nH'ye kadar, bu imkansızlığı 0.6'ya kadar azaltılır.

Return Current Path and Loop Area

Birkaç kilohertz üzerindeki frekanslarda, geri dönüş akımları sadece en az direnişin DC yolunu almaz; en az dürtüsüz emisyon yolunu takip ederler, ki bu genellikle rotayı kesmek, ya da doğrudan sinyal izlerinin altında yer alır. sürekli bir zemin düzlemde, geri dönüş akımının arka tarafında, en iyi bir sinyalin altında toplanır ve en az yayılan bir manyetik dönüşümle ortaya çıkarır.

Inverting vs Non-Inverting Yapılmaları

Bir yükseltici olmayan bir yükselticide, geri bildirim eğimli bir yere bağlanır, sinyal yolundaki zeminin bir parçası haline gelir. Herhangi bir zemin gürültünün girişte görünür ve gürültü kazançlarından dolayı (bu, sinyal kazancına eşit olan) bir uyarı ağı, zemine daha az hassastır. ancak, giriş sinyalinin geri dönüşü doğrudan zemine bağlanır.

Op-Amp PCB Layout için en iyi uygulamalar

Gemilenebilir bir ürüne zeminleme teorisi, aşağıdaki uygulamalar, yüksek çözünürlük tasarımlarından bir araya gelen gürültü özelliklerini geliştirmeye yardımcı olacaktır.

Dekoupling Capacitors: Immediate Energy Reservoirs

Her opamp gücü pin, yüksek frekans aralığında düşük bir şarj cihazı ile paralel olarak, zemin düzleme kadar olan ısıtıcılar minimum olmalıdır - kısa, geniş izler ve birden fazla zemin kaplamalar.For high-amps, use a cleor with low equivalent series in the power pin through the materialor to the ground plane. Connect the short, broad traces and multiple ground through the high-play.For high-up or 0201 range MLCC. Connect the sun to the most scene to the lower equivalent series inductance (ESL)

Muhafızlar ve Shielding

Ayrıntılı yüksek yetersizlik ile ilgili akor girişleri için, elektrometre yükselteçleri veya fotodiode transimpedance devreleri gibi, PCB yüzeyinde mevcut sızıntılar ve gürültü sürüklenmelerine neden olabilir. girişin etrafındaki bir bekçi yüzüğü, aynı katmanda hassas bir şekilde sıkıştırılamaz.Bu teknik, temiz bir uçaktaki girişi ortadan kaldırır ve böylece sızıntıları koruyabilir.

Bir Plane'nin Üzerindeki İz Routing Over A Plane

sinyal izlerini kısa tutun ve mümkün olan yerde, onları bir bitişik katmanda sürekli zemin düzlemde rotalayın. Uçakta bölme veya boşlukları geçmekten kaçının.Eğer başka bir katmana geçiş olmadan, yüksek frekanslı bileşenler için bir zeminin üzerinden bir yere yerleştirin.Diferansiyel sinyal çiftliği sağ tarafa eşit mesafeden zemine eşit mesafeden faydalanarak, akorunma aşamasına geçiş yapın.

Yer Impedance'ı Azmak İçin Çarpmak

Çok katmanlı tasarımlarda, en yüksek frekanslı sinyalin kenarlarında dikme; 100 MHz saat boyunca, zemin düzlemde daha düşük verim ve radyasyonu azaltır. Üst katta dikmek için dikmek, en yüksek frekanslı sinyalin boyun eğlendiricisi olmadan daha fazla değildir; bu özellikle de 15 cm'ye yakın bir şekilde çalışır.

Kablo-Connected Systems'de Ground Loops'leri Yönetin

Bir afamp devresi kablolar aracılığıyla dış ekipmana bağlanırken, farklı ana güçlendirici cihazlar arasındaki zemin döngüleri de nemli bir şekilde yapılmalıdır.Sistem düzeyindeki yıldız zeminlerine yardımcı olabilir, ancak sistem düzeyindeki strateji alanı da dikkate alınmalıdır.

Via Placement for Power and Ground Pins

Arkak zeminlere maruz kalan termal pedlerle (örneğin, DFN veya QFN paketlerini), zemin pedinin kendisi (eğer tasarım kuralları izin verirse) veya hemen hemen hemen hemen tüm mevcut bir delikle tek bir uçakla bağlantı kurmak gerekir.

Pratik Örnek: Gürültüyü yüksek birGain Preamplifier'de Yeniden Üretin

Bu efekt, yüksek çözünürlükte bir görüntü oluşturabilir.The initial probe used a two-katman board with a single-sistem.The testing made the correct floor was beklenmedik high, with a separate-store-up with a solid ground plane on the ground row.

Simülasyon ve Doğrulama

Üretime hazırlanmadan önce, simülasyon, LTSpice gibi araçlar, elektromanyetik simülatörler (örneğin, Ansys SI dalgası veya Cadence Sigrity) uçağındaki mevcut yoğunlukları hesaplamak ve sıcak noktaları tanımlamak için mevcut bir kaynak doğrulama tekniğini kullanarak, mevcut olan giriş noktaların boyutlarını ölçmek için kullanır.

Hangi Zemin Tekniklerini Seçmek İçin Ne Zaman

Tek bir zeminleme planı her devreye uygun değildir. Basit, düşük frekanslı bir amorf, iki katmanlı bir uçakta, dikkatlice idam edilen bir yıldız zemini yeterli ve uygun bir şekilde sabitlenebilir. yüksek hızlı, geniş bant genişliği yükselteç veya karışık-signal sistemler için, dört katmanlı yönetim kurulu, sürekli bir zemin uçağının her iki analog ve dijital bölümlerde aynı PCB'de aynı anda sabit olmayan bir şekilde sabit bir şekilde sabitlenmeli bir düzlemde sabitlenir.

Return Currents Fiziki: Derin bir Bakış

Zemin uçağın neden en yüksek direnç yolunu anlamak, manyetik darbe nedeniyle izlerinin altından kısa bir görünüm gerektirir. DC'de, şu anda tüm uçaktaki boş noktaların yukarı doğru yayılabilir, en az direnç yolunu arar.

Yüksek Lisans için Yerlendirmek - Low-Frequency Op-Amps

1 MHz'in altındaki birlik anahtarlamalarıyla Opamps (örneğin, OP07, LM741), her iki katta da doğrudan sabit bir zemin katmanın altından çıkarılabilmesi için, her iki katta bir yıldız zemin yeterlidir.

Yaygın Hatalar ve Nasıl Kaçırmak

  • [FONT:0) Bir “daisy-chain” olarak zemini ([Dönetici: 1) - Ortak bir iz paylaşmak yerine, her blokun geri dönüş akımının başka bir blokla akışmasını sağlamak için bir yıldız veya uçak kullanın.
  • [FONT:0] Zemin bağlantıları için çok az sayıda bağlantı kurmak[[Dönetici: 1 ) - Bir dekoupling cleor veya maruz bir ped için tek bir, en az iki ve tercihen dört, kritik bağlantılar için gereksiz yere ekler.
  • [FONT:0] Kurul kenarlarına yakın hassas amorflar teşvik etmek[[[Dönemli parçalar dış alanlara karşı daha fazla algılanabilir.Döneticileri, paneldeki af-amp merkezi olarak konumlandırın, dijital sinyalleri taşıyan alanlardan uzak durun.
  • [FONT:0) Geri bildirim ağının altında zemin uçağını görmezden gelin[Dönetici 1) - Geri bildirim direniciler ve kapasitör kesintisiz bir uçakta oturmalıdır. geri bildirim yolu altında herhangi bir bölünmüştür.
  • [FONT:0]Her yerde bir “köpek” sembolünün aynı gerilim olduğunu varsayın; sağlam bir uçakta bile, gerilim gradients var; af-amp'ın referans noktasından yüksek geri döner.

Sonuç: Tasarım Felsefesi Olarak Yerlendirme

Zemin tekniği, mikro volt sinyalleri koruyan düşük frekanslı tasarımlarda gürültünün performansını doğrudan şekillendiren bir eleştirel parametre değildir. Katı bir zemin uçağı, mevcut akışların ve döngü alanının ne kadar düşük frekanslı sistemlerin sabitleştirilmesini ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunur.

Temelleri temelleri temel olarak okumak için, şu anki yollara atıfta bulunur:0)Henry Ott'in pratik zemin teknikleri) ve [[Dönem:2)NIST'in mevcut yollara notları).