Какво е класификацията на заземяването на високоскоростен дизайн на печатни платки?
May 20, 2020
С развитието на електронните технологии продуктовите функции на електронните продукти стават все по-мощни. Дизайнът на печатни платки играе важна роля в дизайна на електронни продукти, тъй като добрият или лош дизайн на печатни платки ще се отрази пряко върху реализирането на функциите на продукта.
При проектирането на електронни продукти не е трудно да се проектира схема за печатни платки, за да се постигне нейната функция. Трудността е, че не се влияе от различни ефекти, като промени в температурата и влажността, промени в налягането на въздуха, механичен удар, корозия и др. За да постигнем непрекъсната и нормална работа, ще възприемем различни методи на проектиране или производствен процес мерки за премахване или намаляване на тези ефекти. Всички знаят, че заземяващият дизайн е основата на дизайна на системата. Доброто заземяване е предпоставка за безопасна и стабилна работа на системата. Затова днес ще говорим за съответните знания за метода на заземяване при високоскоростен дизайн на печатни платки.
Дизайн за заземяване на печатни платки:
Широкото заземяване включва две значения, а именно твърда земя и виртуална земя. Твърдата земя се отнася до връзката със земята; виртуална наземна връзка се отнася до връзката с потенциалната референтна точка, когато тази базова точка е електрически изолирана от земята, тя се нарича плаваща връзка. Има две цели на заземяването: едната е да се осигури стабилната и надеждна работа на системата за управление и да се предотврати смущения, причинени от заземяващия контур, който често се нарича работна земя; другата е да се избегне риск от токов удар за оператора поради повреда на изолацията или падане на оборудването и да се гарантира безопасността на оборудването. Това се нарича защитно заземяване.
Принцип за избор на земята:
За дадено устройство или система, при дължина на вълната λ, съответстваща на най-високата честота на интерес, когато дължината на предавателната линия L> λ, той се разглежда като високочестотна верига, в противен случай се счита за верига с ниска честота.
(1) Нискочестотна верига (≤ 1 MHZ), препоръчително е едноточково заземяване;
(2) Високочестотна верига (≥ 10 MHZ), многоточково заземяване се препоръчва;
(3) Смесена верига с висока и ниска честота, смесено заземяване, приложимият работен честотен диапазон обикновено е 500 kHz - 3 0MHz;
Метод за заземяване на печатни платки:
1. Едноточково заземяване: Заземяващите проводници на всички вериги са свързани към една и съща точка на земната равнина и са разделени на серийно едноточково заземяване и успоредно едноточково заземяване.
Едноточково заземяване е подходящо за вериги с по-ниски честоти (под 1 MHZ). Ако работната честота на системата е толкова висока, че работната дължина на вълната е сравнима с дължината на земния проводник на системата, има проблем с метода на едноточково заземяване. Когато дължината на заземяващия проводник е близка до 25 процента дължина на вълната, тя е като предавателна линия с късо съединение. Токът и напрежението на заземяващия проводник се разпределят като стоящи вълни. Заземяващият проводник се превръща в излъчваща антена и не може да играе ролята на&"заземен GG".
За да се намали съпротивлението на земята и да се избегне радиацията, дължината на заземяващия проводник трябва да бъде по-малка от 5 процента дължина на вълната. При обработката на силовата верига обикновено може да се вземе предвид една точка на заземяване. За печатни платки, използвани в голям брой цифрови схеми, обикновено не се препоръчва да се използва метод на едноточково заземяване поради богатите си хармоници от висок ред.
2. Многоточково заземяване: Заземяващите проводници на всички вериги са заземени наблизо. Заземяващият проводник е много къс и подходящ за високочестотно заземяване.
Многоточково заземяване означава, че всяка точка на заземяване в оборудването е пряко свързана с най-близката до него равнина на заземяване, така че дължината на заземителния кабел да е най-късата.
Структурата на многоточковото заземяване е проста, а явлението високочестотни стоящи вълни, които могат да се появят на заземителната линия, е значително намалено. Подходящ е за случаи с висока работна честота (≥ 10 MHZ). Въпреки това, многоточковото заземяване може да причини много заземяващи вериги в устройството, като по този начин намалява устойчивостта на устройството' електромагнитни полета. В случай на многоточково заземяване, трябва да отбележим проблеми с умишлената верига, по-специално електромагнитните смущения, причинени от мрежовата верига, когато се свързват между различни модули и устройства:
Идеалният заземен проводник трябва да бъде физическо образувание с нулев потенциал и нулев импеданс. Самият заземяващ проводник обаче има както съпротивителен компонент, така и компонент на реактивност. Когато през заземяващия проводник тече ток, се генерира спад на напрежението. Заземеният проводник ще образува контур с други връзки (сигнал, електропровод и др.). Когато променящото се във времето електромагнитно поле се свърже към този контур, индуцираната електромоторна сила ще се генерира в земната верига и ще бъде свързана с натоварването от заземяващия контур, което представлява потенциална заплаха от EMI.
3. Смесено заземяване: смесете едноточково и многоточково заземяване.
Обикновено всички модули ще използват цялостно два метода на заземяване и ще използват смесен метод на заземяване, за да завършат връзката между земната верига и земната равнина.
Ако не решите да използвате цялата равнина като обща земя, например когато самият модул има две основания, трябва да разделите заземената равнина, която често взаимодейства с мощността. Обърнете внимание на следните принципи:
(1) Подравнете самолетите, за да избегнете припокриването между нерелевантната силова равнина и земната равнина, в противен случай това ще доведе до отказ на всички земни равнини и ще се намесват една в друга;
(2) В случай на висока честота, ще се случи свързването между слоевете през електрическата платка паразитен капацитет;
(3) Сигналните линии между земните равнини (като цифрови земни и аналогови наземни равнини) са свързани чрез наземни мостове, а най-близкият път за връщане е конфигуриран през най-близкия проходен отвор.
(4) Избягвайте пускането на високочестотни следи като часовникови линии близо до изолираната земна равнина, причинявайки ненужно излъчване.
(5) Площта на цикъла, образувана от сигналната линия и нейния цикъл, е възможно най-малка, известна също като правило за минимална линия; колкото по-малка е площта на контура, толкова по-малко е външното излъчване и по-малка е интерференцията, получена от външния свят. Когато разделяте земната равнина и маршрутизирате сигнали, вземете предвид разпределението на земната равнина и важните следи на сигнала, за да предотвратите проблеми, причинени от нарязване на земната равнина.
4. Плаваща земя:
Плаваща земя се отнася до метод на заземяване, при който системата за заземяване на оборудването е електрически изолирана от земята.
Поради някои слабости на плаващата земя, той не е подходящ за общи големи системи, а методът му за заземяване рядко се използва.