접지면을 연결하는 방법


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접지면을 함께 연결하는 가장 좋은 방법은 무엇입니까?

보드 전체에서 낮은 임피던스 GND를 유지하고 신호의 리턴 경로를 제공하기 위해 접지 평면이 여러 위치에 함께 연결되어 있음을 알고 있습니다.

그러나 비아 외에도 모든 디커플링 커패시터에 매우 가깝습니다.

  • 보드에 최대 파장의 1/20의 간격으로 그리드 패턴으로 많은 비아가 추가되는 레이아웃을 보았습니다.

  • 다른 보드에서는 비아가 트레이스를 따라 배치됩니다 (예 : " 지면 배치를위한 비아 배치 ").

  • 비아가 무작위로 흩어져있는 것을 보았습니다.

  • 라인을 따라 비아 + GND 평면에 무작위로 흩어져 있습니다.

눈에 띄는 차이점이 있습니까?

달성하고자하는 것은 우수한 신호 무결성, 낮은 방사선 및 우수한 전원 공급 장치 디커플링입니다.


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응용 프로그램이 정확히 무엇이며 어떤 빈도로 작업하고 있습니까?
abdullah kahraman

난방 컨트롤러. 70Mhz의 MCU를 가지고 있으며 매우 낮은 주파수 (분당 한 번의 전환)로 부하를 전환해야합니다.
Blup1980

이 질문 과 답변을 살펴보고, 질문이 해결 되지 않으면 여기로 돌아와서 추가 세부 사항으로 질문을 수정하십시오.
Dave Tweed

내 질문에서 이미 인용 한 질문은 "지상면을 연결하기위한 비아 배치"입니다. 동일 평면 전송 라인에 특정합니다. 비행기를 연결하는 일반적인 규칙에 대해 이야기하고 있습니다. 응용 프로그램에 관계없이
Blup1980

답변:


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없어요

즉, 시간이 지남에 따라 수집 한 것이 있습니다. 접지면으로 수행하는 작업은 수행하려는 작업에 따라 크게 다릅니다. 낮은 임피던스 경로를 제공하려고하거나 한 영역을 다른 영역과 격리하려고하거나 EMI를 처리하려고 할 수 있습니다.

확실히 잘못하면 성능이 저하되지만 고주파 회로 또는 정밀한 아날로그 작업을 다루지 않는 한 실제로 신경 쓰지 않을 수 있습니다. 접지 된 입력 또는 스펙트럼 분석기로 측정 한 RF 신호의 스펙트럼 순도에 따라 ADC 판독 값의 변동 비트 수가 설계에있어 얼마나 잘못되었는지 알려줍니다. 테스트 회로처럼 단순한 시스템이 없다면 일반적으로 100 % 올바른 데이터 시트 사양을 얻는 것은 불가능합니다.

가장 복잡한 접지 연결 문제는 RF 주파수와 관련이 있고 신호가 약하거나 해당 주파수에서 EMI 커플 링에 민감한 트레이스를 통과하는 신호와 관련이 있습니다. 마이크로파 주파수에서 센티미터는 매우 효과적인 안테나를 만들고 물건을 혼란스럽게 만듭니다. 나는 내 교수가 한 번 그가 산업계에서 일할 때 두 가지 근거가 서로 합쳐질 수있는 많은 지점을 남겨두고 엔지니어가 각각을 하나씩 테스트하여 최고의 성능. 그들은 고주파 (마이크로파) 회로로 작업하고있었습니다.

일반적으로 짧게하고 싶은 요소와 같은 3 가지 종류의 '접지 평면'이 있습니다.

  1. 실제 접지면. 어떤 이유로 든, 다른 이유로 당신은 그것들을 많이 가지고 있으며, 그것들을 서로 연결하고 싶습니다. 이것은 아마도 밀 회로의 실행에서 가장 일반적으로 발생하는 문제입니다.

  2. 고주파수 신호 또는 고 임피던스 소스 또는 싱크에 바인딩 된 고주파 신호를 보호하는 리턴 경로를 제공 할 수있는 신호 라인과 함께 실행되는 접지 / 가드 트레이스. 이는 신호 누출을 방지하거나 EMI 커플 링을 방지하기위한 것일 수 있습니다.

  3. 실제로 동일한 접지 인 다중 접지면.

우선, 당신은 실제로 보편적 인 접지가 아니며 동일한 회로의 다른 접지가 반드시 동일한 접지가 아니라는 것을 이해해야합니다. 당신이 접하게 될 전형적인 예는 아날로그 및 디지털 접지에 대해 이야기하는 ADC에 대한 데이터 시트입니다. 이것은 너무 시끄러운 디지털 회로가 추가 비용을 지불 한 고해상도 ADC와 혼동되지 않도록하기위한 것입니다. 다른 종류의 회로는 접지와 상호 작용할 때 다른 특성을 갖습니다. 디지털 회로는 각 클록에서 갑작스러운 전류 스파이크를 특징으로하기 때문에, 클록 주파수에서, 특히 고조파 및 서브 고조파에서 노이즈가 발생하는 경향이 있습니다. 바이 패스 커패시터는이 문제를 해결해야합니다.

마찬가지로, 모터 및 솔레노이드와 같은 부하는 정류 효과 또는 PWM과 같은 것들 때문에 잡음이 많은 경향이 있기 때문에 전력 접지는 노이즈가 많은 경향이 있습니다. 높은 전류와 유한 접지 저항 (구리 덩어리에도 저항이 있음)은 전원 접지에 나타나는 과도 전류가 더 높은 경향이 있음을 의미합니다. 예를 들어 모터를 제어하는 ​​동안 엔코더 측정을 완전히 망칠 수있을 정도로 높은 경우도 있습니다.

따라서 목표는 이러한 근거를 최대한 격리하는 것입니다. 그것은 그들이 전혀 겹치지 않는다는 것을 의미합니다. 아날로그 접지는 상단에, 디지털 접지는 하단에 놓지 마십시오. 아날로그와 관련된 모든 것은 아날로그 접지와 함께되며, 디지털과 관련된 모든 것은 pcb의 별도 영역에서 디지털 접지와 함께갑니다. 목표가 격리 인 경우 평면을 단일 지점에서 서로 연결합니다. 하나 이상의 포인트는 전류 루프로 이어 지므로 EMI 문제 및 의도하지 않은 안테나로 인해 재난이 발생할 수 있습니다. 접지가 모두 단락되는 지점은 일반적으로 회로의 스타 접지 지점이라고하며 회로 넓은 접지에 도달 할 때까지 가깝습니다. 일반적으로 이들은 두 회로가 상호 작용하는 장소 (보통 ADC 또는 DAC)에 가능한 가깝고 중앙에서 단락되어야합니다. 실제로 우연한 디자인에서는 공급 장치 근처에서 단락을 일으키고 최선을 다해기도합니다. 이것은 유형 1입니다.

유형 2에는 일종의 가드 추적이 있습니다. 트레이스가 접지 된 경우 EMI가 걱정되고 누출되지 않을 것입니다. 누수가 발생하는 경우 신호 레벨에 가깝게 가드를 운전하고 싶을 것입니다. 이 두 가지 경우 모두 가드가 가능한 한 소스에 대한 낮은 임피던스를 원합니다. 즉, 트레이스를 접지해야하는 경우 정기적으로 여러 개의 비아가 접지면으로 떨어집니다.

세 번째이고 다소 덜 이국적인 다양성이며 실제로 명백한 것을 말하고 있습니다. 이는 디커플링 캡을 접지로 가져 오는 비아 또는 상하 접지면을 단락시키는 임의의 비아와 관련이 있습니다. 스타 그라운드를 생성하고 서로 다른 영역을 격리 한 후에는 각 그라운드가 최대한 균일해야합니다. 예를 들어, 아날로그 접지면의 두 모서리 사이에 측정 가능한 전위차가있는 것을 원하지 않습니다. 스타 접지에 낮은 임피던스 경로를 제공하여이를 수행합니다. 접지해야하는 각 핀 또는 패드는 평면으로 이동하여 스타 접지 지점으로 바로 연결됩니다. 평면을 갖는 것은 안테나로서 작용할 수있는 전류 루프 형성을 피하는 각각의 신호 트레이스 아래에 리턴 경로를 제공하는 추가적인 이점을 갖는다. 접지면이 파손되어야하는 경우 그러나 리턴 경로가 필요합니다. 다른 레이어를 통한 대체 경로를 제공해야합니다. 동일한 영역에 접지 된 여러 평면이있는 경우 (참고 : 동일한 접지 여야 함) 주기적 비아는 임피던스를 약간 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.


깊은 답변 감사합니다! 그러나 유형 1에 대해 : 다른 GND 섬의 물체를 연결하는 트레이스의 리턴 전류에 무엇이 추가됩니까? 일반적으로 트레이스 아래에있는 고속 리턴 전류는 트레이스를 떠나 한 지점 연결을 사용하여 추가 루프를 만들고 컷의 다른 쪽 트레이스로 돌아와야합니다. 권리?
Blup1980

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일반적으로 지상 섬을 가로 지르는 흔적이 없어야합니다. 그럴 경우 단일 지점 연결에서 교차하여 그 아래의 접지를 유지해야합니다. 특정 인스턴스가있는 경우 예제를 자세히 설명하려고 시도 할 수 있습니다.
Chintalagiri Shashank
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