Зачем использовать локализованную заземляющую плоскость?

Известно, что обратный ток начинает следовать за проводниками по мере увеличения частоты: обратный токпоэтому, пока расстояние между проводниками остается достаточно большим, не должно быть необходимости в локальных заземляющих плоскостях.

Почему тогда некоторые люди предлагают использовать локализованную заземляющую плоскость, как ответ на этот вопрос: https://electronics.stackexchange.com/a/15143/4512 Предполагается, что заземляющая плоскость будет работать как патч-антенна.

Но ток на заземляющем слое будет точно следовать за проводником, что приведет к небольшой площади петли. А создаваемое магнитное поле определяется законом Фарадея:

∮ ∂ А Е ⋅ г р "=" − ∂ ∂ т ∬ А Б ⋅ г с

При использовании меньшего локализованного заземляющего слоя генерируемое электромагнитное излучение будет таким же, потому что петля будет такой же. Кроме того, локализованная плоскость может вводить плоский резонанс, и необходимо избегать ее пересечения с высокочастотными сигналами.

Итак, каковы преимущества использования локализованного заземляющего слоя?

Ответы (1)

Дело не только в площади петли. Небольшая площадь контура важна для уменьшения излучения и восприимчивости, но я ожидаю, что вы хотите, чтобы ваша схема делала больше, чем ничего не излучала.

Токи через заземляющий слой вызывают напряжения смещения. Это плохо, поскольку еще одна задача заземляющего слоя — обеспечить общее опорное напряжение для всех частей схемы. В чисто цифровой схеме вы можете допустить смещение в несколько 100 мВ. Если схема содержит аналоговые компоненты, гораздо меньшее смещение может быть плохим.

Еще одна проблема со смещениями заключается в том, что они могут вызвать резонанс в заземляющем слое. Микроконтроллер в середине платы с частью контура питания/земли, проходящей через заземляющий слой, может превратить все это в патч-антенну с центральным питанием. Токовая петля может быть небольшой, но она вызывает смещения напряжения на обоих концах, что может привести к еще большему напряжению на краях из-за резонанса.

Чем больше вы используете наземный слой, тем менее хорошим он становится. Вы должны пойти на компромисс где-то, чтобы получить лучшие общие характеристики с учетом всех конкурирующих требований.

Но разве это не стандартное решение, чтобы провести его через FEM, например, ANSYS, и разместить достаточно конденсаторов, чтобы предотвратить это. Я предполагаю, что вы можете сделать: разделить плоскость или сшить конденсаторы. Кроме того, по моему опыту, меньшие плоскости могут резонировать на большем количестве частот в интересующем вас диапазоне, и их, как правило, труднее подавить. Это потому, что есть просто больше измерений, чем прямоугольник одной плоскости. Итак, когда вы решите использовать разделенную плоскость вместо FEM, если у вас есть доступ к инструментам?
@ user110971: Стандартная ситуация, как правило, заключается в том, чтобы кто-то опытный сделал правильный дизайн, а затем прошел EMI или любые другие тесты, которые вам требуются. Редко люди делают такой анализ с помощью FEM в качестве стандартного шага в разработке, по крайней мере, не на низких частотах.
@user: Может быть, мы говорим о разных диапазонах частот. Например, если вы намеренно работаете с высокочастотными радиочастотами, вам, возможно, придется анализировать на этом уровне. В противном случае нет, стандартное решение состоит в том, чтобы использовать передовой опыт и, возможно, некоторые испытания на выбросы. Я говорю о микроконтроллерах с типичными аналоговыми и цифровыми схемами вокруг них. Меньшие самолеты резонируют на более высоких частотах, где в первую очередь меньше мощности. В любом случае, есть еще основная плоскость заземления. Я сделал это успешно, как показали испытания радиочастотного излучения.
@OlinLathrop Да, я думал о большем количестве FPGA с потенциально высокоскоростными SERDES, например USB, PCIe и т. Д. Я должен был быть более точным в своем первоначальном вопросе.
Зачем использовать локализованную заземляющую плоскость?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v