Kapan saya harus menggunakan pesawat darat?

Saya baru dalam desain PCB. Sirkuit saya mengandung tegangan 3,3V, frekuensi sinyal maksimum 400 kHz dan kurang dari 10 komponen yang terhubung ke ground. Apakah saya benar-benar membutuhkan pesawat ground di PCB saya? Atau lebih tepatnya: Kapan saya harus menggunakan pesawat darat?

Banyak tergantung pada apakah Anda melakukan PCB komersial untuk diproduksi dan dijual, atau beberapa papan satu kali untuk penggunaan Anda sendiri. Jika yang pertama, maka rencana dasar lebih penting untuk menjaga agar emisi yang dipancarkan tetap rendah untuk memenuhi FCC (Bagian 15, radiator tidak disengaja), CE dan peraturan lainnya, walaupun saya telah melihat banyak produk komersial dengan satu atau dua sisi papan dan tidak ada. - Pesawat darat. (Di sisi lain, salah satu klien saya baru saja membuat papan enam lapis dengan tiga lapisan sinyal, lapisan Vcc, dan dua pesawat ground dalam konfigurasi sandwich.)

Jika Anda hanya memiliki sinyal hingga 400 kHz, maka sepertinya Anda tidak menggunakan mikrokontroler (atau jika Anda, Anda menggunakan osilator internal sehingga tidak ada kristal). Jika Anda telah membuat prototipe sirkuit Anda di papan tempat memotong roti nirkabel atau sejenisnya, dan itu berfungsi dengan baik, maka itu akan berfungsi dengan baik tanpa pesawat tanah.

Bahkan jika Anda melakukan produk komersial, jika perangkat Anda bertenaga baterai, dan tidak memiliki sinyal di atas 1,705 MHz (yang mana benar dalam kasus Anda), maka perangkat tersebut dibebaskan dari aturan FCC.

Pertama, Anda perlu memastikan bahwa asumsi Anda valid. Misalnya, jika sirkuit Anda terhubung ke dua buah peralatan yang ditenagai oleh pasokan mode sakelar, akan ada arus mode frekuensi tinggi umum-mode yang mengalir di antara unit-unit tersebut. Arus akan mengalir melalui perangkat Anda, menghasilkan tegangan "noise" pada impedansi jejak di sirkuit Anda.

Kedua: apakah itu masalah atau tidak, semata-mata tergantung pada apa yang dilakukan sirkuit. Anda perlu memperkirakan impedansi jejak antara berbagai node di sirkuit, dan memodelkan efeknya pada sirkuit. Jika Anda menggunakan alat pemodelan sirkuit seperti rempah-rempah, Anda harus mengganti koneksi "solid" Anda dengan sirkuit yang setara dengan melacak impedansi. Anda kemudian dapat menentukan apakah voltase yang jatuh pada impedansi tersebut merupakan masalah atau tidak.

Idealnya Anda harus selalu menggunakan pesawat tanah. Tetapi untuk berbagai alasan tidak selalu mungkin atau cocok:

• 1 dan 2 lapisan PCB:

Untuk 1 layer, saya pikir alasannya cukup jelas. Anda dapat mengisi PCB yang tidak diratakan dengan tembaga ke GND tetapi itu bukan bidang yang nyata.
Untuk dua lapisan, Anda tidak selalu memiliki ruang yang cukup untuk perutean pada satu lapisan dan bidang tanah di atas lapisan lain, tetapi jika Anda bisa, lakukan itu, bahkan jika Anda memiliki beberapa jejak kecil pada lapisan bidang tanah.

• Desain analog:

Beberapa desain analog tidak boleh dirujuk ke ground plane atau harus memiliki koneksi bintang untuk GND.
Misalnya, jika Anda melakukan sirkuit akuisisi, Anda harus khawatir tentang berbagai pesawat referensi. Sama untuk catu daya terisolasi.

Juga tergantung pada desain Anda, jika Anda melakukan desain level 5V CMOS, gangguan seperti lonjakan 1V mungkin tidak mempengaruhi perilaku sirkuit Anda, sementara dengan 1.8V, itu menjadi sangat berbahaya bagi perilaku tersebut.

Sama untuk frekuensi dan waktu naik: sirkuit kecepatan rendah tidak akan menyebarkan EMC terlalu banyak dibandingkan dengan sirkuit kecepatan tinggi (saya tidak berbicara tentang frekuensi sinyal, tetapi tentang frekuensi setara waktu naik).