Kas AGND ja DGND maapinnakihid tuleks eraldada?
Lihtne vastus on, et see sõltub olukorrast ja üksikasjalik vastus on, et neid tavaliselt ei eraldata.Sest enamikul juhtudel suurendab maakihi eraldamine ainult tagasivoolu induktiivsust, mis toob rohkem kahju kui kasu.Valem V = L(di/dt) näitab, et induktiivsuse kasvades pingemüra suureneb.Ja kui lülitusvool suureneb (kuna muunduri diskreetimissagedus suureneb), suureneb ka pinge müra.Seetõttu tuleks maanduskihid omavahel ühendada.
Näide on see, et mõnes rakenduses tuleb traditsiooniliste konstruktsiooninõuete järgimiseks paigutada määrdunud siini toide või digitaalsed vooluringid teatud piirkondadesse, aga ka suurusepiirangute tõttu, mistõttu plaat ei suuda saavutada head paigutust. juhul on eraldi maanduskiht hea jõudluse saavutamiseks võti.Kuid selleks, et üldine disain oleks tõhus, tuleb need maanduskihid ühendada kuskil plaadil silla või ühenduspunktiga.Seetõttu tuleks ühenduspunktid eraldatud maanduskihtide vahel ühtlaselt jaotada.Lõppkokkuvõttes on PCB-l sageli ühenduspunkt, mis muutub parimaks kohaks voolu tagasivoolu läbimiseks, ilma et see põhjustaks jõudluse halvenemist.See ühenduspunkt asub tavaliselt muunduri lähedal või all.
Toiteallika kihtide kujundamisel kasutage kõiki nende kihtide jaoks saadaolevaid vasejälgi.Võimalusel ärge lubage nendel kihtidel joondusi jagada, kuna täiendavad joondused ja läbiviigud võivad kiiresti kahjustada toiteallika kihti, jagades selle väiksemateks tükkideks.Saadud hõre toitekiht võib pigistada vooluteed sinna, kus neid kõige rohkem vajatakse, nimelt muunduri toiteviigudesse.Läbiviikude ja joonduste vahelise voolu pigistamine suurendab takistust, põhjustades muunduri toitetihvtide vahel kerge pingelanguse.
Lõpuks on toiteallika kihi paigutus kriitilise tähtsusega.Ärge kunagi asetage mürarikast digitaalse toiteallika kihti analoogtoiteallika kihi peale, vastasel juhul võivad need kaks siiski ühenduda, isegi kui need asuvad erinevatel kihtidel.Süsteemi jõudluse halvenemise ohu minimeerimiseks peaks kujundus seda tüüpi kihid eraldama, mitte võimalusel neid kokku virnastada.
Kas PCB toitesüsteemi (PDS) konstruktsiooni saab ignoreerida?
PDS-i disaini eesmärk on minimeerida pinge pulsatsiooni, mis tekib vastusena toiteallika vooluvajadusele.Kõik ahelad vajavad voolu, mõned neist on suure nõudlusega ja teised, mis nõuavad kiiremat voolu.Täielikult lahtisidestatud madala takistusega toite- või maanduskihi ja hea PCB lamineerimise kasutamine minimeerib pinge pulsatsiooni, mis on tingitud vooluahela praegusest nõudlusest.Näiteks kui konstruktsioon on mõeldud lülitusvoolule 1A ja PDS-i impedants on 10mΩ, on maksimaalne pinge pulsatsioon 10mV.
Esiteks tuleks PCB-virnastruktuur projekteerida nii, et see toetaks suuremaid mahtuvuse kihte.Näiteks võib kuuekihiline virn sisaldada ülemist signaalikihti, esimest maanduskihti, esimest toitekihti, teist toitekihti, teist aluskihti ja alumist signaalikihti.Esimene maanduskiht ja esimene toiteallika kiht on paigutatud üksteise vahetusse lähedusse virnastatud struktuuris ning need kaks kihti on üksteisest 2–3 miili kaugusel, et moodustada sisemise kihi mahtuvus.Selle kondensaatori suureks eeliseks on see, et see on tasuta ja seda tuleb täpsustada ainult PCB valmistamise märkustes.Kui toiteallika kiht tuleb poolitada ja samal kihil on mitu VDD toitesiini, tuleks kasutada võimalikult suurt toitekihti.Ärge jätke tühje auke, vaid pöörake tähelepanu ka tundlikele vooluringidele.See maksimeerib selle VDD kihi mahtuvuse.Kui konstruktsioon võimaldab täiendavate kihtide olemasolu, tuleks esimese ja teise toiteallika kihi vahele asetada kaks täiendavat maanduskihti.Samasuguse 2–3 milise südamikukauguse korral kahekordistub lamineeritud struktuuri loomuomane mahtuvus sel ajal.
Ideaalse PCB lamineerimise jaoks tuleks toitekihi alguspunktis ja DUT-i ümber kasutada lahtisidestuskondensaatoreid, mis tagavad PDS-i impedantsi madala kogu sagedusvahemikus.Mitmete 0,001 µF kuni 100 µF kondensaatorite kasutamine aitab seda vahemikku katta.Igal pool ei pea olema kondensaatoreid;Kondensaatorite dokkimine otse DUT-i vastu rikub kõiki tootmisreegleid.Kui selliseid tõsiseid meetmeid on vaja, on vooluringil muid probleeme.
Katmata patjade tähtsus (E-Pad)
Seda aspekti on lihtne tähelepanuta jätta, kuid see on trükkplaadi disaini parima jõudluse ja soojuse hajumise saavutamiseks ülioluline.
Avatud pad (Pin 0) viitab kõige kaasaegsemate kiirete IC-de all olevale padjale ja see on oluline ühendus, mille kaudu on kogu kiibi sisemine maandus ühendatud seadme all asuva keskpunktiga.Katmata padja olemasolu võimaldab paljudel muunduritel ja võimenditel kaotada vajaduse maandustihvti järele.Peamine on selle plaadi trükkplaadile jootmisel moodustada stabiilne ja usaldusväärne elektriühendus ja termiline ühendus, vastasel juhul võib süsteem tõsiselt kahjustada saada.
Katmata patjade optimaalsed elektri- ja termilised ühendused on võimalik saavutada kolme sammu järgides.Esiteks tuleks võimalusel paljastatud padjad korrata igal PCB kihil, mis tagab paksema termilise ühenduse kogu maapinnale ja seega kiire soojuse hajumise, mis on eriti oluline suure võimsusega seadmete puhul.Elektrilise poole pealt tagab see hea potentsiaaliühtlustusühenduse kõigi maanduskihtide jaoks.Alumise kihi paljastatud padjandite kopeerimisel saab seda kasutada maanduspunkti lahtiühendamise ja jahutusradiaatorite paigaldamise kohana.
Järgmisena jagage paljastatud padjad mitmeks identseks osaks.Parim on malelaua kuju ja seda saab saavutada ristvõrkude või jootemaskide abil.Reflow kokkupanekul ei ole võimalik kindlaks teha, kuidas jootepasta voolab, et luua ühendus seadme ja PCB vahel, mistõttu ühendus võib olla olemas, kuid jaotunud ebaühtlaselt või veel hullem, ühendus on väike ja asub nurgas.Paljastatud padjandi jagamine väiksemateks osadeks võimaldab igal alal omada ühenduspunkti, tagades nii usaldusväärse ühtlase ühenduse seadme ja PCB vahel.
Lõpuks tuleks tagada, et igal sektsioonil oleks üle augu ühendus maandusega.Alad on tavaliselt piisavalt suured, et mahutada mitu läbipääsu.Enne kokkupanekut täitke kindlasti kõik läbiviigud jootepasta või epoksiidiga.See samm on oluline tagamaks, et katmata padjajootepasta ei voolaks tagasi avade õõnsustesse, mis muidu vähendaks õige ühenduse loomist.
PCB kihtide vahelise ristsidestamise probleem
PCB projekteerimisel on mõne kiirmuunduri paigutusjuhtmestikul paratamatult üks vooluahela kiht ristsidestatud teisega.Mõnel juhul võib tundlik analoogkiht (toide, maandus või signaal) asuda otse kõrge müratasemega digitaalse kihi kohal.Enamik disainereid arvab, et see on ebaoluline, kuna need kihid asuvad erinevatel kihtidel.Kas see on nii?Vaatame lihtsat testi.
Valige üks külgnevatest kihtidest ja sisestage sellele tasemele signaal, seejärel ühendage ristsidestatud kihid spektrianalüsaatoriga.Nagu näete, on külgneva kihiga ühendatud väga palju signaale.Isegi 40-millise vahekaugusega on tunne, et külgnevad kihid moodustavad endiselt mahtuvuse, nii et teatud sagedustel seotakse signaal ikkagi ühest kihist teise.
Eeldades, et kihi kõrge müratasemega digitaalosal on 1 V signaal kiirelt lülitilt, näeb mittejuhitav kiht juhitavast kihist ühendatud 1 mV signaali, kui kihtidevaheline isolatsioon on 60 dB.12-bitise analoog-digitaalmuunduri (ADC) puhul, millel on 2Vp-p täisskaala kõikumine, tähendab see 2LSB-d (kõige vähem olulist bitti).Antud süsteemi puhul ei pruugi see probleem olla, kuid tuleb tähele panna, et kui eraldusvõimet suurendada 12 bitilt 14 bitti, siis tundlikkus suureneb neljakordselt ja seega suureneb viga 8LSB-ni.
Tasapinnalise/ristikihi sidumise ignoreerimine ei pruugi põhjustada süsteemi konstruktsiooni ebaõnnestumist ega nõrgendada konstruktsiooni, kuid tuleb olla valvs, kuna kahe kihi vahel võib olla rohkem sidet, kui võiks eeldada.
Seda tuleks tähele panna, kui sihtspektris leitakse müra võltsühendus.Mõnikord võib juhtmestiku paigutus põhjustada soovimatuid signaale või kihtide ristsidumist erinevate kihtidega.Pidage seda tundlike süsteemide silumisel meeles: probleem võib peituda allolevas kihis.
Artikkel on võetud võrgust, rikkumiste korral võtke ühendust, et kustutada, aitäh!
Postitusaeg: 27. aprill 2022