Cara menghubungkan pesawat ground bersama-sama

Apa cara terbaik untuk menghubungkan pesawat ground bersama?

Saya tahu bahwa pesawat ground dihubungkan bersama di beberapa lokasi untuk menjaga GND impedansi rendah di seluruh papan dan memberikan jalur pengembalian untuk sinyal.

Tapi, selain via sangat dekat dengan setiap kapasitor decoupling,

• Saya telah melihat tata letak di mana banyak vias ditambahkan dengan pola kisi, dengan jarak 1/20 dari panjang gelombang maksimum di papan tulis.

• Di papan lain vias diletakkan di sepanjang jejak (seperti " Penempatan Vias untuk Menghubungkan Pesawat Ground ").

• Saya telah melihat vias tersebar secara acak.

• Ada juga kombinasi: Vias sepanjang garis + tersebar secara acak di pesawat GND.

Apakah ada perbedaan yang nyata?

Yang ingin saya capai adalah integritas sinyal yang baik, radiasi yang rendah dan decoupling catu daya yang baik.

Tidak ada.

Yang mengatakan, ada beberapa hal yang saya kumpulkan dari waktu ke waktu. Apa yang Anda lakukan dengan pesawat terbang tanah sangat bergantung pada apa yang Anda coba lakukan. Anda bisa mencoba memberikan jalur impedansi rendah, atau Anda bisa mencoba mengisolasi satu area dari yang lain, atau Anda bisa mencoba untuk berurusan dengan EMI.

Tentu saja ada penalti kinerja untuk melakukan kesalahan, tetapi Anda mungkin tidak terlalu peduli kecuali Anda berurusan dengan sirkuit frekuensi tinggi atau pekerjaan analog presisi. Jumlah bit yang berfluktuasi dari pembacaan ADC dengan input yang dibumikan, atau kemurnian spektral dari sinyal RF yang diukur oleh penganalisis spektrum akan memberi tahu Anda betapa salahnya Anda dengan desain apa pun. Secara umum tidak mungkin untuk mendapatkannya 100% benar (spec lembar data) kecuali Anda memiliki sistem sesederhana sirkuit tes mereka.

Masalah koneksi tanah paling rumit berkaitan dengan frekuensi RF, dan dengan sinyal yang lemah atau melewati jejak yang rentan terhadap kopling EMI dalam frekuensi tersebut. Pada frekuensi gelombang mikro, satu sentimeter cukup untuk membuat antena yang sangat efektif dan mengacaukan berbagai hal. Saya ingat seorang profesor saya pernah mengatakan kepada saya bahwa ketika dia bekerja di industri, mereka akan meninggalkan banyak poin di mana dua alasan dapat disingkat bersama, dan kemudian seorang insinyur akan menguji masing-masing dari mereka satu per satu untuk melihat yang memberikan performa terbaik. Mereka bekerja dengan sirkuit frekuensi tinggi (microwave).

Biasanya, ada tiga jenis 'bidang tanah' seperti elemen yang ingin Anda pendekkan.

1. Pesawat tanah nyata. Untuk beberapa alasan atau yang lain Anda punya banyak dari mereka, dan Anda ingin menghubungkan mereka bersama. Ini mungkin merupakan masalah paling umum dalam menjalankan rangkaian gilingan.

2. Jejak ground / guard yang berjalan bersama dengan jalur sinyal yang mungkin menyediakan jalur balik, menjaga sinyal frekuensi tinggi atau yang terikat ke / dari sumber impedansi tinggi atau tenggelam. Ini bisa untuk mencegah kebocoran sinyal atau untuk mencegah pemasangan EMI.

3. Beberapa bidang tanah yang sebenarnya merupakan bidang yang sama.

Untuk memulainya, Anda harus memahami bahwa sebenarnya tidak ada landasan universal, dan juga bahwa alasan yang berbeda dalam rangkaian yang sama tidak perlu landasan yang sama. Contoh khas yang akan Anda temui adalah lembar data untuk ADC yang berbicara tentang alasan analog dan digital. Ini untuk memastikan bahwa sirkuit digital oh sangat berisik tidak mengacaukan ADC resolusi tinggi yang telah Anda bayar ekstra. Berbagai jenis sirkuit memiliki karakteristik yang berbeda ketika berinteraksi dengan tanah. Karena sirkuit digital dicirikan oleh lonjakan arus yang tiba-tiba pada setiap jam, mereka cenderung sangat berisik pada frekuensi jam, dan selanjutnya pada harmonisa dan sub harmonisa. Bypassing capacitor seharusnya berurusan dengan ini,

Demikian pula, alasan daya cenderung berisik karena beban seperti motor dan solenoida cenderung berisik, baik karena efek pergantian atau hal-hal seperti PWM. Arus tinggi yang terlibat dan hambatan tanah yang terbatas (bahkan sepotong tembaga memiliki beberapa hambatan) berarti bahwa transien yang muncul di tanah daya cenderung lebih tinggi. Kadang-kadang cukup tinggi untuk benar-benar mengacaukan pengukuran encoder Anda saat mengendalikan motor misalnya.

Tujuannya adalah mengisolasi dasar-dasar ini sebaik mungkin. Itu berarti bahwa mereka tidak tumpang tindih, sama sekali. Anda tidak meletakkan ground analog di atas dan ground digital di bawah. Segala sesuatu yang berkaitan dengan analog berjalan dengan ground analog, dan segala sesuatu yang berhubungan dengan digital berjalan dengan ground digital di area terpisah dari PCB. Ketika tujuannya adalah isolasi, Anda menghubungkan pesawat bersama pada satu titik. Lebih dari satu titik dapat menjadi bencana karena mengarah ke loop saat ini dan karenanya masalah EMI dan antena yang tidak diinginkan. Titik di mana semua korsleting biasanya disebut sebagai titik bintang tanah dari sirkuit dan sedekat Anda akan sampai ke tanah lebar rangkaian. Secara umum, ini harus disingkat sedekat dan sesentral mungkin ke tempat di mana dua sirkuit berinteraksi, biasanya ADC atau DAC. Dalam desain yang benar-benar serampangan, Anda akan menyingkatnya di dekat persediaan dan berdoa untuk yang terbaik. Ini adalah tipe 1.

Dalam tipe 2, Anda memiliki semacam jejak penjaga. Jika jejaknya di tanah, maka Anda mungkin khawatir tentang EMI dan tidak bocor. Dalam kasus kebocoran, Anda ingin mengarahkan pelindung di dekat level sinyal. Dalam kedua kasus ini, Anda ingin pelindung menjadi impedansi serendah mungkin ke sumber. Ini berarti beberapa vias jatuh ke tanah pesawat secara berkala, jika jejak akan dibumikan.

Variasi ketiga dan agak kurang eksotis, dan benar-benar semacam menyatakan yang jelas. Ini ada hubungannya dengan vias yang mengambil topi decoupling ke ground atau vias acak yang memendekkan bidang atas dan bawah. Setelah Anda membuat landasan bintang dan mengisolasi area yang berbeda, Anda ingin masing-masing landasan serata mungkin. Misalnya, Anda tidak ingin ada perbedaan potensial yang dapat diukur antara dua sudut bidang analog. Anda melakukan ini dengan memberikan jalur impedansi rendah ke tanah bintang - setiap pin atau pad yang harus diarde ke pesawat yang memberikannya tembakan langsung ke titik bintang tanah. Memiliki pesawat memiliki keuntungan tambahan dengan menyediakan jalur balik di bawah setiap jejak sinyal, yang menghindari pembentukan loop saat ini yang dapat bertindak sebagai antena. Dalam kasus di mana bidang tanah harus patah, tetapi Anda harus memiliki jalur balik, Anda akan memberikan rute alternatif melalui lapisan lain. Jika Anda memiliki beberapa pesawat dengan ground di area yang sama (catatan: ini harus ground yang sama), vias periodik dapat membantu mengurangi impedansi sedikit.