Аналоговые и силовые заземляющие плоскости Сомнения

Работая над новой платой, я столкнулся с некоторыми требованиями, чтобы обеспечить производительность всей системы после ее изготовления. Печатная плата четырехслойная, имеет как аналоговые, так и цифровые компоненты. Но основная проблема связана с заземлением питания из-за необходимости иметь преобразователи постоянного тока, один понижающий (понижающий, красный квадрат) и один повышающий (повышающий, розовый квадрат). печатные платы делятся на:

  • L1: трассы питания и некоторые трассы сигналов.
  • L2: Земля.
  • L3: Следы сигнала.
  • L4: GND и одна дорожка питания, окружающая печатную плату (чтобы максимально избежать разделения плоскости GND).

3D вид снизу

Что ж, сомнения возникают по поводу размещения наземных плоскостей. Они должны быть разделены плоскостями (аналоговой и силовой), но в то же время должны быть соединены в одной точке рядом с ИС (преобразователями постоянного тока).

Тогда, что было бы лучшим вариантом для уменьшения шума ?

Я думал двумя разными способами.

  1. Плоскости заземления питания на L1, окруженные плоскостью аналогового заземления. В то же время они соединены между собой через массив переходных отверстий IC thermpad на уровнях L2, L3 и L4.
  2. Плоскости заземления питания на L1 и L2, окруженные плоскостью аналогового заземления. И подключен к заземляющим слоям L3 и L4 через массив термпадов.
  3. Приветствуются предложения по лучшим решениям.

Также в конструкцию входит литий-ионное зарядное устройство и указатель уровня топлива, которые на данный момент подключены к аналоговой заземляющей пластине.

  • Воспользовавшись этой темой, было бы лучше добавить экраны EMI для преобразователей постоянного тока, чтобы уменьшить излучение?

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Итак, принимая во внимание ваши предложения, оптимальные варианты выглядят следующим образом:

3D вид снизу. Добавлена ​​наземная плоскость

Плата имеет цельную заземляющую плоскость, соединенную с заземляющими пластинами других слоев кучей переходных отверстий, расстояние между которыми меньше 2,54 мм ( <лямбда/20 ). Шум должен быть снижен до минимума.

В аналоговой части есть цифровые сигналы (желтый многоугольник). Повлияют ли они на добавление шума к аналоговой части? [Извините, следы оранжевые и неправильно показаны на картинке]

Формирование плоскостей может быть не лучшим вариантом здесь, потому что мне нужно разделить аналоговую и цифровую заземляющие плоскости на обеих микросхемах, поэтому из-за фактического размещения компонентов я почти разделю заземляющую плоскость на две части.

3D вид снизу. Формирование плоскостей

Взгляните на фиолетовые линии, там будет слот для «соединения» обеих заземляющих плоскостей, что может увеличить ток через него. В данном случае это не кажется умным решением.

Что вы считаете лучшим вариантом ?

Согласно тому, что преподают в университете на данный момент, не стоит делить плоскости на аналоговую и цифровую. Сделай один большой самолет! Таким образом, ток может найти кратчайший путь, а петли (вместе с захваченным шумом) становятся как можно меньше. Если вы решите разделить их, не пересекайте разрыв с какими-либо сигналами, если только он не находится точно над стыком.
Привет @Botnic, именно поэтому я поместил трассу рядом с краем платы, чтобы максимально избежать разделения плоскости заземления. Возможно, это не лучший вариант, так как он находится близко к разъёмам с разными сигналами.
@Yolco - У вас есть доступ к анализатору спектра? Было бы интересно посмотреть, откуда идет шум.
Что бы вы сделали, если бы сломали руку, а врач сказал: «Вот, эти таблетки от высокого давления все исправят»? То же самое относится и здесь. Найдите источник шума, затем вы сможете решить, как его исправить. Я гарантирую, что разделение заземляющего слоя не является ответом.
Привет всем, вы правы, сначала нужно найти первопричину, а тут шума пока нет, так как я на стадии проектирования. Я пытаюсь сделать все возможное, чтобы узнать, как избежать (насколько это возможно) будущего шума в схемах со смешанными сигналами. После того, как будут собраны прототипы, если появится шум, то я сделаю исследование, чтобы узнать, почему это происходит и как это решить.

Ответы (1)

Если нет веской причины, я везде использую один и тот же фон .

Вы не указали, какая цифровая схема используется, но если она современная, то, скорее всего, будет быстрой. Чтобы убедиться, что аналоговые и цифровые части не мешают друг другу, можно придать форму плоским слоям . Это формирование относится как к шинам питания, так и к земле.

Если у вас есть чувствительная аналоговая схема, сделайте плоскость такой, чтобы не было пути обратного тока из этой точки, кроме как вернуться под цифровую секцию .

Single Point Ground доктора Ховарда Джонсона — отличная статья о планировании самолетов.

Смысл упражнения в том, чтобы заставить обратные токи течь туда, куда вы хотите, а не туда, куда бы они шли, если бы их не контролировали . Помните, что ток течет по петле[примечание]; контролировать, куда идет эта петля.

Если у вас есть компонент со смешанным сигналом (например, АЦП), использование отдельных плоскостей, соединенных вместе где-то относительно удаленно, может привести к проблемам. Вы можете найти еще одну замечательную статью ADC Grounding на эту тему от того же автора.

При работе с импульсными преобразователями следуйте указаниям из таблицы данных (или, что еще лучше, к макету оценочного комплекта, если таковой имеется). Некоторые производители лучше других подходят для этого. В качестве примера см. руководство на стр. 19 данного описания понижающего преобразователя LTC3630 или файлы проекта его демонстрационной схемы .

[примечание] Я не пытаюсь никого здесь оскорбить - кажется, об этом забывают, но это критический фактор в успешной компоновке самолета.

Также по отдельным самолетам:

В некоторых случаях уместны отдельные плоскости со звездой. В одном из моих проектов было три светодиода высокой яркости, каждый со своим источником питания. Шум в каждом из них был достаточно высоким, поэтому я использовал для каждого отдельное заземление и соединил их вместе на входе питания на основной плате.

Шум был недостаточным, чтобы нарушить логику управления, но мог вызвать очень шумные перекрестные помехи между светодиодами без особых проблем и усилий при компоновке с одной плоскостью; в таком случае. отдельные основания имели смысл.

Некоторые рекомендации по формированию плоскостей:

Заставьте землю следовать по этому логическому пути:

Power Converter <<<< Digital <<<< Analogue

Что касается питания, если вы питаете как цифровое, так и аналоговое питание от одной шины питания, я обычно делаю это:

Power converter >>> Digital >> Ferrite Bead and Decoupling >>> Analogue

Вот как я добился придания формы плоскости на видеомагнитофоне:Из одного из моих дизайнов

Обратный ток может течь только в направлении стрелки, а цифровой обратный ток не имеет обратного пути к источнику питания через аналоговую область, поэтому цифровые токи не текут в аналоговой области.

Обратите внимание, как я вырезал разумные пустоты в заземляющем слое, чтобы заставить ток течь туда, куда я хочу.

Привет @peter-smith, спасибо! Цифровая схема работает быстро, как вы сказали. Все слои имеют форму земли. Но, как вы сказали, следуя рекомендациям производителей многослойных плат, разделение заземляющих плоскостей — лучший способ уменьшить шум. Дело в том, как я могу разделить наземные плоскости, чтобы контролировать путь петли.
Аналоговые и силовые заземляющие плоскости Сомнения
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v