Pour Ground Crosstalk, PCB, dan antena

Saya mencoba memahami efek mengisi tuang poligon ketika transisi jalur kecepatan tinggi mungkin terjadi. Perhatikan contoh kasus yang dibuat di bawah ini:

Dalam contoh ini trek (diwarnai dengan biru muda) ditetapkan sebanyak mungkin di sebelah kiri papan, tetapi mereka harus lebih dekat bersama-sama agar sesuai melalui lubang pad besar. Isi merah adalah tuangkan poligon tanah. Perhatikan bahwa ini adalah contoh palsu yang memiliki banyak masalah lain yang tidak terkait dengan pertanyaan saya.

Demi argumen tersebut, semua baris memiliki satu ujung (seperti UART, SPI, I²C, dll.) Dan mungkin memiliki waktu transisi 1 ~ 3 ns. Ada bidang tanah kontinu di bawah (jarak 0.3mm) tetapi pertanyaan saya secara khusus tentang tanah tuangkan di atas.

Dalam kasus C, tuangkan poligon mampu menembus ke suatu tempat dengan ruang yang cukup untuk menempatkan yang kedua melalui koneksi, sehingga jejak tanah benar-benar masuk ke bidang di bawah. Namun, dalam kasus A, B, D dan E, tuangkan dibuat sejauh mungkin tanpa ruang untuk tempat vias, meninggalkan GND "jari".

Yang ingin saya ketahui, mengabaikan pertimbangan rute lain, adalah apakah "jari" A, B, D dan E harus dihapus atau mungkin mereka berkontribusi untuk mengurangi crosstalk di antara trek. Saya khawatir bahwa ground noise dapat membuat "jari" antena yang baik dan menghasilkan EMI yang tidak diinginkan. Tetapi pada saat yang sama saya enggan menghapusnya untuk kemungkinan manfaat crosstalk yang mungkin mereka miliki.

EDIT

Untuk contoh kasus yang berbeda, pertimbangkan gambar ini:

Penggemar dari setiap IC memaksakan suatu kenyataan di mana banyak dari jari-jari ini tidak dapat dihindari, kecuali jika kita menyingkirkan GND yang dituangkan sepenuhnya pada bagian itu. Apakah yang terakhir ini hal yang tepat untuk dilakukan? Apakah tunjangan GND menguntungkan atau tidak berbahaya asalkan isinya GND?

adalah apakah "jari" A, B, D dan E harus dihapus atau mungkin mereka berkontribusi untuk mengurangi crosstalk di antara trek.

Mereka harus disingkirkan karena mereka tidak benar-benar membantu dan sangat mungkin, akan memperburuk keadaan.

Kekhawatiran Anda tampaknya menjadi crosstalk. Jadi mari kita bicarakan itu sebentar.

Crosstalk adalah ketika feild (baik listrik atau magnetik) dari satu sinyal (jejak) berinteraksi atau memotong sinyal lain (jejak).

Seperti inilah tampilan sinyal pada tampilan "feild".

Anda memerangi crosstalk dalam beberapa cara.

1. $Crosstalk \propto \frac{dv}{dt}$

2. Pisahkan sinyal Anda lebih jauh. Melakukan ini akan mengurangi interaksi / persimpangan bidang dari agresor ke korban. Feild masih ada di sana, tetapi Anda hanya tinggal berjinjit saja.

3. Bawa pesawat referensi Anda lebih dekat. Bidang yang dicari mencari tempat referensi mereka. Itu adalah jalan dengan impedansi paling rendah untuk itu. Garis feild menyebar sejauh yang dibutuhkan untuk menemukan jalur impedansinya yang rendah. Jika Anda mendekatkan pesawat, koplingnya lebih rapat.

Sekarang jika Anda memiliki papan 2 lapisan dan Anda tidak dapat membuat papan lebih tipis (untuk mendekatkan kedua lapisan), maka Anda memiliki pilihan # 1 dan # 2. Namun, Anda dapat "jenis-semacam" menerapkan opsi # 3 pada papan 2 lapisan dengan merutekan jejak tanah secara paralel dengan sinyal untuk seluruh panjang sinyal. Feild akan ada di sana, jadi mengapa tidak mengontrol "sinyal" bidang mana yang berinteraksi.

Inilah yang Anda coba lakukan dengan tuangkan tanah pada lapisan atas. Agar efektif, itu perlu untuk seluruh panjang (atau sedekat mungkin) dari sinyal (pada dasarnya mengikutinya seperti bayangan). Jadi jari A, B, D, E tidak efektif dan mungkin dapat memperburuk keadaan dengan menjadi antena patch, tetapi C adalah satu-satunya yang agak oke, menurut saya. Ini tidak sepenuhnya efektif untuk sinyal, tetapi tidak akan memperburuk keadaan.

semua baris berujung tunggal (seperti UART, SPI, I²C, dll.) dan mungkin memiliki waktu transisi 1 ~ 3 ns.

Di sinilah Anda salah. I2C dan UART berjalan pada beberapa MHz di tercepat. SPI dapat dijalankan pada mungkin 10 MHz. Tidak perlu waktu transisi secepat 3 ns. Anda akan menyimpan banyak kesedihan dengan memperlambatnya. Cara termudah untuk melakukannya adalah dengan menambahkan resistansi seri pada driver untuk skema monodirectional (UART, SPI). Untuk I2C, Anda dapat meningkatkan resistensi pull-up untuk memperlambat waktu kenaikan. Untuk memperlambat waktu musim gugur, Anda harus menggunakan driver yang lebih lemah (perangkat I2C yang dibuat khusus tidak akan menghasilkan waktu jatuh secepat ini).

Yang ingin saya ketahui, mengabaikan pertimbangan rute lain, adalah apakah "jari" A, B, D dan E harus dihapus atau mungkin mereka berkontribusi untuk mengurangi crosstalk di antara trek.

Hapus mereka.

Mereka hanya akan mengurangi crosstalk jika Anda dapat menemukan ruang untuk menempatkan vias ke dalamnya untuk mengikat mereka ke bidang tanah di bawah mereka dan menjaga mereka pada 0 volt sepanjang panjangnya. Dan bahkan itu adalah untung-untungan. Jarak yang lebih jauh antara trek Anda adalah cara yang lebih baik untuk mengurangi crosstalk.

Saya khawatir bahwa ground noise dapat membuat "jari" antena yang baik dan menghasilkan EMI yang tidak diinginkan.

Tepat sekali.