Cincin tanah - baik atau buruk?

31

Berikut adalah dua rute:

perutean pertama

rute kedua

Mana yang lebih baik? Di satu sisi, yang pertama buruk karena ground ring adalah koil satu arah, maka arus induksi akan muncul. Di sisi lain, yang kedua buruk karena potensi di titik berlawanan dari bidang tanah akan berbeda ketika arus besar. Saya bingung.


sumber

Jawaban:

24

Cincin split lebih disukai. Cincin yang berputar terus-menerus bertindak seperti antena loop atau dapat bertindak sebagai satu gulungan transformator yang tertutup. Antena loop dapat memancarkan atau mengambil interferensi elektromagnetik dan jika itu bertindak sebagai belitan transformator utama, sirkuit di sekitar mikrokontroler di tengah dapat bertindak sebagai belitan sekunder dan menjadi terpengaruh.

Namun, pesawat darat terbaik di dunia tidak akan menyelesaikan semua masalah. Di suatu tempat, Anda harus secara elektrik melintasi perbatasan dengan sinyal Anda (kecuali jika Anda menggunakan optocoupler). Seluruh ide untuk membagi papan Anda menjadi area yang bersih dan kotor hanya masuk akal jika Anda memiliki driver untuk sinyal kotor di area kotor juga. Karena itu, penting untuk mempertimbangkan seperti apa antarmuka antara area bersih dan kotor Anda. Jika misalnya, Anda menggerakkan sinyal dari dalam area bersih Anda, dan memiliki ground return di luar, Anda tidak memenangkan apa pun. Gagasan Anda hanya akan berfungsi jika sinyal "panas" dan jalur pengembalian tidak membentuk lingkaran di atas area yang luas seperti ini (tidak masalah jika cincin dipecah atau tidak):

Ide buruk, sopir

Inilah mengapa contoh ini adalah ide yang buruk - Pertimbangkan The Return Path tm . Perhatikan lingkaran raksasa yang dilalui arus dan, yang paling penting, perhatikan bagaimana kekotoran ditarik tepat ke jantung area bersih:

  • Mendorong output tinggi Loop_Hi_Driver_Clean

  • Mendorong output rendah Loop_Lo_Driver_Clean

Dengan driver eksternal di luar (tanah kotor), Anda memiliki area persimpangan sinyal mengemudi kecil antara mikrokontroler dan driver, dan sinyal arus yang lebih tinggi akan dipaksa untuk tetap berada dalam loop di dalam area kotor. Kekurangannya adalah beberapa pantulan antara tegangan ground lokal di mikrokontroler dan driver, tetapi ini bisa tetap kecil ketika kapasitor bypass yang tepat digunakan di mana pun Anda mengharapkan paku atau transien cepat, dan di terminal input.

Driver pada output

Sekarang, loop yang diciptakan oleh arus "kotor" kecil, dan yang paling penting, mereka tetap di tempatnya. Mereka terlihat seperti ini untuk ...

  • ... Mendorong output tinggi Loop_Dirty_Hi

  • ... dan rendah Loop_Dirty_Lo

(Loop ditampilkan hanya untuk transien saat mengendarai muatan kapasitif. Arus DC besar harus dipasok dari input, tentu saja, tetapi mereka tidak akan terlalu sakit dalam hal EMI, dan satu-satunya hal yang perlu dikhawatirkan untuk perbedaan alasan lokal di mikrokontroler dan terminal driver / output adalah resistansi tembaga DC dari pasokan dan jaring GND Anda.)

zebonaut
sumber
Sungguh jawaban yang luar biasa! Inilah yang dimaksud dengan situs ini. Terima kasih untuk ini. Gambar-gambar membuatnya sangat intuitif untuk dipahami! Saya hanya punya pertanyaan kecil: apakah Anda akan merekomendasikan tanah 'kotor' terpisah setiap kali saya memiliki sinyal off-board? Bahkan jika sinyal tidak tinggi saat ini dan hanya sesuatu seperti SPI dll.
Saad
@Saad - Pesawat ground sering direkomendasikan dalam catatan aplikasi sebagai obat untuk setiap masalah EMI, yang sebenarnya tidak. Memisahkan bidang tanah seperti pada contoh ini (kotor / bersih) dapat menjadi pilihan untuk mencegah arus deras (paku) mengalir melalui bagian pengkondisian sinyal sensor dari rangkaian Anda. Namun, untuk antarmuka (seperti SPI), Anda bisa memperkenalkan pentalan tanah; jadi dalam hal ini, rute yang baik, induktif rendah untuk pasokan, sinyal dan ground kemungkinan akan menjadi pilihan yang lebih baik. Sangat berbeda jika Anda menggerakkan solenoida, kapasitor besar, atau antarmuka.
zebonaut
Terima kasih! Jadi untuk sirkit induktif yang baik dan rendah untuk suplai dan ground, saya menggunakan vcc dan ground plane pada papan 4 layer. Untuk mengurangi induktifitas sinyal, saya harus menggunakan jejak pendek? Dan tentu saja memiliki decoupling yang tepat pada pin power / ground.
Saad
@ Saad - cukup banyak seperti yang Anda katakan. Anda bahkan dapat mengeluarkan sinyal dengan cara yang dikontrol impedansinya (alias garis strip), tetapi ini akan meledakkan utas ini tentang cara menggunakan pesawat ground terpisah.
zebonaut
1
@Saad - Beberapa bacaan lebih lanjut: analog.com/library/analogdialogue/archives/43-09/… (Laporan aplikasi yang baik tentang pesawat darat, pelindung dan tata letak yang dikendalikan impedansi)
zebonaut
10

Ini mungkin solusi:

masukkan deskripsi gambar di sini

Ini meningkatkan opsi kedua Anda dalam menjaga koneksi ke konektor daya sesingkat mungkin, mengingat penempatan konektor sinyal.

Namun, opsi pertama Anda mungkin tidak terlalu buruk. Anda mungkin akan memiliki aliran arus yang sama seperti di sini: jalur daya dan pengembalian di bagian atas dan pasangan di bagian bawah. Anda hanya akan memiliki loop jika kekuatan Anda akan pergi ke atas, dan jalur balik ke bawah. Dan meskipun demikian interferensi akan terbatas kecuali jika Anda menjalankan arus tinggi pada frekuensi tinggi melaluinya. Dalam hal ini saya akan mempertimbangkan tata letak yang sama sekali berbeda, dengan koneksi yang jauh lebih pendek.

stevenvh
sumber