Pitäisikö AGND- ja DGND-pohjakerrokset erottaa?
Yksinkertainen vastaus on, että se riippuu tilanteesta, ja yksityiskohtainen vastaus on, että niitä ei yleensä eroteta.Koska useimmissa tapauksissa maakerroksen erottaminen lisää vain paluuvirran induktanssia, mikä tuo enemmän haittaa kuin hyötyä.Kaava V = L(di/dt) osoittaa, että kun induktanssi kasvaa, jännitekohina kasvaa.Ja kun kytkentävirta kasvaa (koska muuntimen näytteenottotaajuus kasvaa), myös jännitteen kohina kasvaa.Siksi maadoituskerrokset tulisi yhdistää toisiinsa.
Esimerkkinä on, että joissakin sovelluksissa perinteisten suunnitteluvaatimusten noudattamiseksi likainen väylävirta tai digitaalinen piiri on sijoitettava tietyille alueille, mutta myös kokorajoitusten vuoksi, jolloin levy ei voi saavuttaa hyvää layout-osiota. tapauksessa erillinen maadoituskerros on avain hyvän suorituskyvyn saavuttamiseen.Kuitenkin, jotta kokonaisuus olisi tehokas, nämä maadoituskerrokset on liitettävä yhteen jossain levyssä sillalla tai liitospisteellä.Siksi liitäntäpisteet tulee jakaa tasaisesti erotettujen maadoituskerrosten kesken.Viime kädessä piirilevyllä on usein liitäntäpiste, josta tulee paras paikka palauttaa virtaa läpi ilman, että se heikentää suorituskykyä.Tämä liitäntäpiste sijaitsee yleensä muuntimen lähellä tai alapuolella.
Kun suunnittelet virtalähdekerroksia, käytä kaikkia näille kerroksille saatavilla olevia kuparijäljet.Jos mahdollista, älä anna näiden kerrosten jakaa kohdistuksia, koska lisäkohdistukset ja läpiviennit voivat nopeasti vahingoittaa virtalähdekerrosta jakamalla sen pienempiin osiin.Tuloksena oleva harva tehokerros voi puristaa virtareitit sinne, missä niitä eniten tarvitaan, nimittäin muuntimen tehonastoihin.Virran puristaminen läpivientien ja kohdistusten välillä nostaa vastusta, mikä aiheuttaa pienen jännitteen pudotuksen muuntimen tehonastoissa.
Lopuksi virtalähdekerroksen sijoitus on kriittinen.Älä koskaan pinoa meluisaa digitaalista virtalähdekerrosta analogisen virtalähdekerroksen päälle, muuten nämä kaksi voivat silti liittyä toisiinsa, vaikka ne ovat eri kerroksilla.Järjestelmän suorituskyvyn heikkenemisen riskin minimoimiseksi suunnittelussa tulisi erottaa tämäntyyppiset tasot sen sijaan, että ne pinottaisiin yhteen aina kun mahdollista.
Voidaanko PCB:n tehonsyöttöjärjestelmän (PDS) suunnittelu jättää huomiotta?
PDS:n suunnittelun tavoitteena on minimoida jännitteen aaltoilu, joka syntyy vasteena virtalähteen virrantarpeeseen.Kaikki piirit vaativat virtaa, jotkut vaativat paljon ja toiset vaativat virran syöttämistä nopeammin.Täysin irrotetun matalaimpedanssisen teho- tai maakerroksen ja hyvän piirilevyn laminoinnin käyttö minimoi piirin virrantarpeesta johtuvan jännitteen aaltoilun.Jos malli on esimerkiksi suunniteltu 1A:n kytkentävirralle ja PDS:n impedanssi on 10mΩ, jännitteen maksimi aaltoilu on 10mV.
Ensinnäkin PCB-pinorakenne tulisi suunnitella tukemaan suurempia kapasitanssikerroksia.Esimerkiksi kuusikerroksinen pino voi sisältää ylimmän signaalikerroksen, ensimmäisen maakerroksen, ensimmäisen tehokerroksen, toisen tehokerroksen, toisen maakerroksen ja alimman signaalikerroksen.Ensimmäinen maakerros ja ensimmäinen teholähdekerros on järjestetty olemaan lähellä toisiaan pinotussa rakenteessa, ja nämä kaksi kerrosta on sijoitettu 2-3 milin etäisyydelle toisistaan muodostamaan luontaisen kerroksen kapasitanssin.Tämän kondensaattorin suuri etu on, että se on ilmainen ja tarvitsee vain määritellä piirilevyn valmistusohjeissa.Jos virtalähdekerros on jaettava ja samalla kerroksella on useita VDD-virtakiskoja, tulee käyttää suurinta mahdollista teholähdekerrosta.Älä jätä tyhjiä reikiä, vaan kiinnitä huomiota myös herkkiin piireihin.Tämä maksimoi kyseisen VDD-kerroksen kapasitanssin.Jos suunnittelu sallii lisäkerrosten läsnäolon, kaksi ylimääräistä maadoituskerrosta tulisi sijoittaa ensimmäisen ja toisen virtalähdekerroksen väliin.Jos sydänväli on sama 2-3 mil, laminoidun rakenteen luontainen kapasitanssi kaksinkertaistuu tällä hetkellä.
Ihanteellista PCB-laminointia varten tulisi käyttää erotuskondensaattoreita virtalähdekerroksen aloituspisteessä ja DUT:n ympärillä, mikä varmistaa, että PDS-impedanssi on alhainen koko taajuusalueella.Useiden 0,001 µF - 100 µF kondensaattorien käyttö auttaa kattamaan tämän alueen.Kaikkialla ei tarvitse olla kondensaattoreita;kondensaattorien telakointi suoraan DUT:ta vasten rikkoo kaikkia valmistussääntöjä.Jos tällaisia vakavia toimenpiteitä tarvitaan, piirissä on muita ongelmia.
Paljattujen tyynyjen merkitys (E-Pad)
Tämä näkökohta on helppo jättää huomiotta, mutta se on kriittinen piirilevysuunnittelun parhaan suorituskyvyn ja lämmönpoiston saavuttamiseksi.
Paljas pad (Pin 0) viittaa tyynyyn useimpien nykyaikaisten nopeiden IC-piirien alla, ja se on tärkeä liitäntä, jonka kautta sirun kaikki sisäinen maadoitus liitetään laitteen alla olevaan keskipisteeseen.Paljaan tyynyn ansiosta monet muuntimet ja vahvistimet eliminoivat maadoitusnastan tarpeen.Tärkeintä on muodostaa vakaa ja luotettava sähköliitäntä ja lämpöliitäntä, kun juotat tätä alustaa piirilevyyn, muuten järjestelmä voi vaurioitua vakavasti.
Optimaaliset sähkö- ja lämpöliitännät näkyville pehmusteille voidaan saavuttaa seuraamalla kolmea vaihetta.Ensinnäkin, jos mahdollista, paljaat tyynyt tulee kopioida jokaiseen PCB-kerrokseen, mikä tarjoaa paksumman lämpöliitoksen kaikille maadoille ja siten nopean lämmön haihtumisen, mikä on erityisen tärkeää suuritehoisille laitteille.Sähköpuolella tämä tarjoaa hyvän potentiaalintasauksen kaikille maadoituskerroksille.Toistettaessa paljaita tyynyjä pohjakerroksessa, sitä voidaan käyttää irrotusmaapisteenä ja jäähdytyslevyjen kiinnityspaikkana.
Jaa seuraavaksi paljaat tyynyt useisiin identtisiin osiin.Shakkilaudan muoto on paras ja se voidaan saavuttaa ristikkoristikoilla tai juotosmaskeilla.Reflow-kokoonpanon aikana ei ole mahdollista määrittää, kuinka juotospasta virtaa yhteyden muodostamiseksi laitteen ja piirilevyn välille, joten yhteys voi olla olemassa, mutta jakautunut epätasaisesti, tai mikä pahempaa, liitos on pieni ja sijaitsee kulmassa.Paljastetun tyynyn jakaminen pienempiin osiin mahdollistaa liitäntäpisteen jokaiselle alueelle, mikä varmistaa luotettavan, tasaisen yhteyden laitteen ja piirilevyn välillä.
Lopuksi on varmistettava, että jokaisessa osassa on reiän ylittävä liitäntä maahan.Alueet ovat yleensä riittävän suuria, jotta niihin mahtuu useita läpivientejä.Ennen kokoamista muista täyttää kaikki läpiviennit juotospastalla tai epoksilla.Tämä vaihe on tärkeä sen varmistamiseksi, että paljastunut juotospasta ei valu takaisin läpivientien onteloihin, mikä muuten heikentäisi oikean liitännän mahdollisuuksia.
Piirilevyn kerrosten välisen ristikytkennän ongelma
Piirilevysuunnittelussa joidenkin nopeiden muuntajien kytkentäkaapeleissa on väistämättä yksi piirikerros ristiin kytkettynä toisen kanssa.Joissakin tapauksissa herkkä analoginen kerros (teho, maa tai signaali) voi olla suoraan korkeakohinaisen digitaalisen kerroksen yläpuolella.Useimpien suunnittelijoiden mielestä tällä ei ole merkitystä, koska nämä kerrokset sijaitsevat eri kerroksilla.Onko näin?Katsotaanpa yksinkertaista testiä.
Valitse yksi viereisistä kerroksista ja syötä signaali kyseiselle tasolle ja yhdistä sitten ristiin kytketyt kerrokset spektrianalysaattoriin.Kuten näet, viereiseen kerrokseen on kytketty hyvin monia signaaleja.Jopa 40 milin etäisyydellä on tunne, että vierekkäiset kerrokset muodostavat edelleen kapasitanssin, joten joillakin taajuuksilla signaali edelleen kytkeytyy kerroksesta toiseen.
Olettaen, että kerroksen korkeakohinaisessa digitaalisessa osassa on 1 V signaali nopeasta kytkimestä, ohjaamaton kerros näkee 1 mV signaalin kytkettynä ohjatusta kerroksesta, kun kerrosten välinen eristys on 60 dB.12-bittiselle analogia-digitaalimuuntimelle (ADC), jossa on 2Vp-p täyden mittakaavan heilahdus, tämä tarkoittaa 2LSB:tä (pienin merkitsevä bitti) kytkentää.Tietylle järjestelmälle tämä ei ehkä ole ongelma, mutta on huomioitava, että kun resoluutio nostetaan 12 bitistä 14 bittiin, herkkyys kasvaa nelinkertaiseksi ja näin virhe kasvaa 8LSB:hen.
Poikittaistason/kerrosten välisen kytkennän huomioimatta jättäminen ei saa aiheuttaa järjestelmän suunnittelun epäonnistumista tai heikentää rakennetta, mutta on pysyttävä valppaana, koska näiden kahden kerroksen välillä voi olla enemmän kytkentää kuin voisi odottaa.
Tämä tulee huomioida, kun kohdespektrissä havaitaan kohinaa harhaanjohtavaa kytkentää.Joskus layout johdotukset voivat johtaa tahattomiin signaaleihin tai kerrosten ristikytkemiseen eri kerroksiin.Pidä tämä mielessä herkkien järjestelmien virheenkorjauksessa: ongelma saattaa olla alla olevassa kerroksessa.
Artikkeli on otettu verkosta, jos rikkomuksia on, ota yhteyttä poistaaksesi, kiitos!
Postitusaika: 27.4.2022