ट्रेस क्रॉसिंग स्प्लिटेड पावर प्लेन


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इंटरनेट पर अधिकांश स्रोत विभाजन पावर प्लेन के संकेतों पर चर्चा करते हैं और यह ठीक से कैसे करें। यहां मुख्य समाधान शॉर्ट रिटर्न करंट पाथ बनाना है। मैं सोच रहा हूं कि क्या विभाजन पावर सप्लाई प्लेन (ग्राउंड प्लेन नहीं) पर सिग्नलों की रूटिंग का सिग्नल की अखंडता पर कोई ध्यान देने योग्य प्रभाव पड़ेगा और अगर मुझे उपाय करने चाहिए।

मेरी स्थिति:

4-लेयर पीसीबी:

  • शीर्ष परत: संकेत
  • आंतरिक तल: विभाजित जमीन (एनालॉग / डिजिटल)
  • आंतरिक विमान: विद्युत आपूर्ति विमान (3.3V डिजिटल और 3.3V एनालॉग इस मामले में प्रासंगिक हैं)
  • नीचे की परत: संकेत

मैं डिजिटल खंड से एनालॉग सेक्शन तक शुरू होने वाली निचली परत पर कुछ घड़ी के संकेतों को रूट कर रहा हूं। सिग्नल डिजिटल और एनालॉग सेक्शन के बीच पावर प्लेन विभाजन को पार कर जाएंगे (गैप 0.5 मिमी चौड़ा है)। मैं ग्राउंड प्लेन (डिजिटल और एनालॉग के बीच पुल) पर एक ठोस वर्तमान वापसी पथ प्रदान करूँगा, इसलिए रिटर्न धाराओं को एक मुद्दा नहीं होना चाहिए।

घड़ी का संकेत 12MHz से ठीक ऊपर है, निशान 0.2 मिमी चौड़ा और अधिकतम लंबाई 13.4 सेमी है। निशान एक श्रृंखला रोकनेवाला के साथ समाप्त कर रहे हैं।


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मार्टिन

जवाबों:


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त्वरित उत्तर:

कोई भी संकेत जो पावर या ग्राउंड प्लेन में विभाजन को पार करता है, खराब है। स्विचिंग दर जितनी अधिक होगी (और सिग्नल किनारे जितनी तेज़ी से होंगे), उतने ही बुरे प्रभाव होंगे।

लंबे उत्तर:

जब आप कहते हैं, "मैं ग्राउंड प्लेन (डिजिटल और एनालॉग के बीच पुल) पर एक ठोस वर्तमान वापसी पथ प्रदान करूंगा, इसलिए रिटर्न करंट एक मुद्दा नहीं होना चाहिए", या तो आप मुद्दों को नहीं समझते हैं, या मुझे समझ नहीं आया तुम्हारा बयान। इसका कारण यह है कि मैं कहता हूं कि आपके पास "ठोस वर्तमान वापसी पथ" नहीं हो सकता है और अभी भी एक विभाजन विमान है। वहाँ कुछ गैर-ठोस-नेस होना है।

वापसी की धाराएं सिग्नल पर निकटतम पावर या ग्राउंड प्लेन पर बहेंगी। तो आपके मामले में, यदि आपका संकेत शीर्ष परत पर है तो वापसी धाराएं आपकी जमीन की परत पर होंगी। लेकिन अगर आपका सिग्नल बॉटम लेयर पर है तो रिटर्न करंट पावर लेयर पर होगा। अधिकांश मध्यम से उच्च गति के संकेतों के लिए, वापसी वर्तमान सिग्नल ट्रेस का पालन करेगा, और सबसे छोटा रास्ता नहीं लेगा। इसे दूसरे तरीके से रखने के लिए, वापसी धारा "लूप क्षेत्र" को कम करने की कोशिश करेगी।

यदि आपका सिग्नल नीचे से ऊपर (या श्लोक) में बदल जाता है, तो रिटर्न धाराएं भी स्विच हो जाएंगी, जो एक डिकम्प्लिंग कैप से बहती है। यही कारण है कि पूरे पीसीबी पर डिकूपिंग कैप्स छिड़कना महत्वपूर्ण है, यहां तक ​​कि जब यह शक्ति से कोई अंतर करने के लिए एक चिप से बहुत दूर है।

लूप क्षेत्र को कम करना सिग्नल अखंडता के लिए महत्वपूर्ण है, ईएमआई को कम करना और ईएसडी के प्रभाव को कम करना है।

यदि आपका सिग्नल पावर / ग्राउंड प्लेन में विभाजित हो जाता है, तो वापसी की धाराएं चक्कर लगाने को मजबूर हो जाती हैं। कुछ मामलों में, यह चक्कर 2x या 10x तक लूप क्षेत्र को बढ़ा सकता है! इससे बचने का सबसे सरल और सबसे अच्छा तरीका है कि किसी विभाजन के दौरान सिग्नल न चलाया जाए।

कुछ बोर्डों में मिश्रित एनालॉग और डिजिटल प्लेन होते हैं, या कुछ सिस्टम में कई पावर रेल होते हैं। यहां उन चीजों की एक सूची दी गई है जो इन परिस्थितियों में मदद कर सकती हैं:

  1. घड़ियों या सक्रिय डेटा लाइनों जैसी चीजों के लिए, आप वास्तव में एक विभाजन को पार नहीं करना चाहते हैं। कुछ रचनात्मक पीसीबी रूटिंग सबसे अच्छा समाधान है, हालांकि कभी-कभी आपको इसे विभाजित करने के बजाय एक संयुक्त एनालॉग / डिजिटल विमान होना चाहिए।

  2. कम गति के संकेतों, या संकेतों के लिए जो कि ज्यादातर डीसी हैं, आप एक विभाजन को पार कर सकते हैं लेकिन इसके बारे में सावधान और चयनात्मक रहें। यदि आप कर सकते हैं, एक अवरोध और शायद एक टोपी का उपयोग कर बढ़त दर को धीमा कर दें। आमतौर पर रोकनेवाला शारीरिक रूप से विभाजन को पाटने वाला होता है।

  3. 0-ओम रेसिस्टर्स, या कैप जैसी चीजें, दो विमानों के बीच सिग्नल रिटर्न पथ प्रदान करने के लिए उपयोग की जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, यदि कोई सिग्नल विभाजन को कूदता है, तो सिग्नल के पास दो विमानों के बीच एक टोपी जोड़ने से मदद मिल सकती है। लेकिन सावधान रहना, अगर यह अच्छी तरह से नहीं किया गया है, तो यह पहली जगह में विभाजन होने के किसी भी सकारात्मक प्रभाव को नकार सकता है (IE, डिजिटल शोर को एनालॉग प्लेन में जाने से रोकता है)। इसके लिए कैप्स या 0-ओम प्रतिरोधों का उपयोग करने के बारे में अच्छी बात यह है कि यह पीसीबी के बनने के बाद आपको डिजाइन के साथ खेलने की अनुमति देता है। आप हमेशा देख सकते हैं कि क्या होता है।

जबकि कई पीसीबी डिजाइनों में किसी प्रकार का समझौता शामिल होगा, जब तक कि आपको पूरी तरह से समझौता न करना पड़े। आपके पास कम सिर दर्द, और कम बाल होंगे, ऐसा करने से।

मुझे यह भी इंगित करना चाहिए कि मैं विभाजन के कारण प्रतिबाधा परिवर्तन के मुद्दे पर पूरी तरह से चमक गया, और इसका क्या मतलब होगा। महत्वपूर्ण होने के बावजूद, यह लूप क्षेत्र और सामान को कम से कम करने जितना महत्वपूर्ण नहीं है। और लूप क्षेत्र को समझना यह समझने की तुलना में बहुत आसान है कि प्रतिबाधा परिवर्तन सिग्नल अखंडता को कैसे प्रभावित करेगा।


यदि आप पूरी तरह से विभाजित विमानों को "सिलाई" करने के लिए एक टोपी का उपयोग करते हैं, तो सुनिश्चित करें कि आप टोपी को विमान के दोनों ओर संलग्न करते हैं। इंजीनियरों को एक टोपी के एक पैर को संभालने की बुरी आदत है जो हमेशा जीएनडी और दूसरे से कुछ वीसीसी से जुड़ी होती है, जब वास्तव में आप दोनों पक्षों को जीएनडी या दोनों पक्षों को वीसीसी से जोड़ रहे होते हैं, जिस पर आप सिलाई कर रहे हैं। ।
अज्ज ४१०

मैं यह मान रहा था कि रिटर्न करंट निकटतम / छोटे ग्राउंड पथ से होकर गुजरेगा, न कि पेरेसी प्लेन से, जो गलत प्रतीत होता है
बियान्को ज़ैंडबर्गेन

@Bianco, यह जो भी पथ को कम से कम अधिष्ठापन का पालन करेगा। जिसे हम शक्ति कहते हैं वह अभी भी एक स्थिर वोल्टेज पर आयोजित मेटा की एक प्लेट है और वापसी पथ का निर्माण करेगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि आपकी चिप में डिकूपिंग कैप होनी चाहिए, सिग्नल जरूरत पड़ने पर सर्किट को "पूरा" करने के लिए इनका उपयोग कर सकता है। अक्सर आप पावर सिग्नल भी स्विच कर रहे होते हैं, ऐसे में कैप की जरूरत नहीं होगी।
कोर्तुक

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मुझे अंकुश लगाने के लिए कुछ पारंपरिक ज्ञान को मारना है। कम से कम आरएफ बोर्डों के लिए मैंने किया है, मैंने पाया है कि एनालॉग और डिजिटल के लिए विभाजित आधार नहीं होने से प्रदर्शन में सुधार होता है। इसके बजाय, एक ठोस ग्राउंड प्लेन का उपयोग करना और एक एकल ग्राउंड नोड के लिए कम इंडक्शन / लो रेसिस्टेंस पाथ रखने के लिए ग्राउंड पेर्स ने मेरे द्वारा किए गए उत्पादों के प्रकारों के लिए बेहतर काम किया है, प्राइमरली छोटे आकार (हैंडहेल्ड) और आरएफ हेवी (रिसीवर) और 500 मेगाहर्ट्ज रेंज और ऊपर में ट्रांसमीटर।

मैं आमतौर पर पावर विमानों का उपयोग नहीं करता हूं, क्योंकि यह माइक्रोवोल्ट रेंज में किसी भी ट्रेस आईआर वोल्टेज ड्रॉप को छोड़ने के लिए बहुत अधिक ट्रेस चौड़ाई नहीं लेता है, और मेरे पास वहां जमीन है।

बस एक और दृष्टिकोण।


मैं नियमित रूप से इस तरह की सलाह पढ़ता हूं और मेरी राय है कि जिन लोगों को विभाजित योजना के साथ बेहतर परिणाम नहीं मिलते हैं, वे इसे सही नहीं कर रहे हैं। एक उच्च गति आरएफ बोर्ड डिजाइनिंग गंभीर व्यवसाय है, अलग एनालॉग और डिजिटल आधार के साथ एक उच्च गति आरएफ बोर्ड डिजाइन करना अधिक गंभीर व्यवसाय है। यह एक राय है, लेकिन महान डिजाइन अभ्यास और एक थकाऊ डिजाइन के साथ एक अलग बोर्ड आपके एनालॉग सिस्टम के लिए लाभ प्राप्त कर सकता है। वे डिजिटल लाइनें सिर्फ इतनी सारी फ्रीक्वेंसी उत्पन्न करती हैं। यदि आपके पास बहुत कम गति डिजिटल है तो आपको डिजिटल को अलग करने की आवश्यकता नहीं है।
कोर्तुक

मुझे लगता है कि, अधिकांश इंजीनियरिंग की तरह यह एक आसान काम नहीं है जिसमें हर बार एक ही समाधान स्थान होता है। यही कारण है कि वे इंजीनियरों को अच्छी तरह से भुगतान करते हैं।
कोर्तुक

@ कोरटुक-डबल नकारात्मक थोड़ा भ्रमित है। मैं इसे लेता हूं आप कह रहे हैं कि यदि आप इसे सही करते हैं, तो एक विभाजित विमान आपको बेहतर परिणाम देगा? यह मेरा अनुभव नहीं है, लेकिन आप सही हैं कि हर बार एक ही समाधान स्थान नहीं है, जो शायद बड़ा बिंदु है! आपको एक अच्छा फ़्लोरप्लान के साथ शुरुआत करनी होगी, एनालॉग, डिजिटल और बिजली की आपूर्ति को अलग करना होगा, जितना संभव हो उतना शुरू करने के लिए, या आप ऊपर की ओर तैर रहे हैं ...
rfdave

@ कोरटुक: "हाई स्पीड डिजिटल डिज़ाइन" में हावर्ड जॉनसन एक सिंगल ग्राउंड प्लेन के लिए जोरदार पैरवी करता है।
darron

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एक पूछ सकता है - एनालॉग क्षेत्र में एक घड़ी संकेत क्यों जा रहा है? शायद आपको अपने विमानों को अपने डीएसी / एडीसी के डिजिटल पक्षों के लिए डिजिटल जमीन लाने की जरूरत है (मैं मान रहा हूं कि 'यहां क्या हो रहा है।'


यह वास्तव में एडीसी के लिए घड़ी संकेत हैं। क्रिस्टल ऑसिलेटर इनपुट चिप के अनुरूप भाग में रहता है। मैंने बाहरी क्रिस्टल का उपयोग नहीं करने के लिए चुना है, लेकिन एक बाहरी घड़ी संकेत प्रदान करता है। यह संकेत डिजिटल रूप से केंद्र में उत्पन्न होता है और एक बफर के माध्यम से पूरे बोर्ड में वितरित किया जाता है।
बियान्को ज़ैंडबरगेन

@ बियान्को, जो बड़ी मात्रा में शोर मुद्दों के स्रोत की तरह लगता है। विवरण में उच्च आवृत्ति की घड़ियां शैतान हैं।
कोर्तुक

मैं एक केंद्रीय के बजाय कई घड़ी स्रोतों का उपयोग करने के लिए अब अपने डिजाइन को फिर से तैयार कर रहा हूं। मैं शैतान के साथ तनातनी से बचना चाहता हूं।
बियांको ज़ैंडबर्गेन

क्लॉक सिग्नल के अलावा, आपकी एडीसी डेटा लाइनों को भी कनेक्ट करना होगा - कई एडीसी को अलग डीजीएनडी और एजीएनडी के लिए डिज़ाइन किया गया है, और डिजिटल पिंस को एनालॉग से अलग करने के लिए - आप फिर आईसी के तहत जमीन विमानों को विभाजित कर सकते हैं (देखें analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-031.pdf आंकड़ा 8) क्या आपके ADC में अलगाव नहीं है?
टॉयबिल्डर

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घड़ियों को विआस से नहीं गुजरना चाहिए। जब आप विअस का उपयोग करते हैं, तो आप एक भुगतान और समाई कीमत का भुगतान करते हैं और जैसे ही आपकी घड़ी की आवृत्ति बढ़ जाती है यह अंततः आपको काट देगा। यह एक डिकूपिंग कैप के माध्यम से घड़ी की वापसी धाराओं को भी मजबूर करता है। यह वास्तव में घड़ी को केवल एक परत पर रखने के लिए सबसे अच्छा अभ्यास है।

यह ऊपर दी गई सलाह के अतिरिक्त है।


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यह वास्तव में बोर्ड पर निर्भर करता है। 4 लेयर पीसीबी के लिए, आप बिल्कुल सही हैं। 4 से अधिक परतों वाले बोर्डों के लिए, अपनी घड़ियों को एक आंतरिक परत (पावर / ग्राउंड विमानों के बीच) पर रखना बेहतर हो सकता है। यदि शीर्ष और पहले विमान के बीच एक संकेत परत है तो शीर्ष पर निशान का प्रतिबाधा भयानक होगा इसलिए घड़ी को एक अलग परत पर रखना एक प्लस हो सकता है। और अंत में, बीजीए के लिए आप अक्सर एक आंतरिक परत पर जाए बिना सिग्नल को बाहर नहीं कर सकते हैं - जिस स्थिति में आपके पास कोई विकल्प नहीं है। यह लूप धाराओं को कम करने के माध्यम से घड़ी के पास एक टोपी लगाने में मदद करता है।

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घड़ी की गति और इसके मार्ग के आधार पर, मैं उम्मीद करूंगा कि आप इसे दो विमानों की सीमा पर एक उपकरण से गुजरने से लाभान्वित हो सकते हैं, जिनमें से इनपुट डिजिटल विमान के सापेक्ष है और जिसके आउटपुट के सापेक्ष है एनालॉग विमान। यदि घड़ी का उपयोग कई उद्देश्यों के लिए किया जाता है, तो आप इसे वहां भी गेट कर सकते हैं ताकि केवल घड़ी की दालें जो वास्तव में एडीसी के लिए प्रासंगिक थीं, सीमा से गुजरेंगी।


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स्प्लिट पावर प्लेन पर अपनी घड़ी को रुट करने से नकारात्मक प्रभाव पड़ेगा। जैसा कि कुछ अन्य लोगों ने उल्लेख किया है कि एक ठोस जमीन के विमान का उपयोग करना बेहतर है और उन्हें अलग-थलग रखने के लिए अपने एनालॉग और डिजिटल रूटिंग का विभाजन करें। मुझे आपकी घड़ी के साथ EMI के बारे में चिंता होगी कि एक स्प्लिट प्लेन (एक स्लॉट एंटीना जैसा दिखता है) पर जा रहा है और आप अपनी टर्म लाइन के समानांतर श्रृंखला समाप्ति से बदलाव पर विचार करना चाह सकते हैं।

मैं यह नहीं कह रहा हूं कि इस प्रकार के सेटअप में विभाजित विमानों को पार नहीं किया जा सकता है, लेकिन आपको ध्यान रखना चाहिए और समझना चाहिए कि इसमें जोखिम शामिल होगा जिसे आप आसानी से निर्धारित नहीं कर पाएंगे।

यदि आप अपने लेआउट को रखने जा रहे हैं, तो यह है कि मैं ADC लोगों द्वारा एनालॉग डिवाइसेस (या आपके ADC विक्रेता चिप) जैसे कुछ ऐप नोटों पर चाहूंगा कि इस प्रकार के विभाजित विमान लेआउट को करने के लिए उनके पास क्या सिफारिशें हैं।


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अफसोस की बात है, विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को सभी संभावित वापसी पथों का पता लगाने के लिए धक्का देंगे , प्रवाहकत्त्व के लिए आनुपातिक (एसी संकेतों के लिए संवेदनशीलता)।

हां, कम बाधा होने के कारण कुछ रास्तों को प्राथमिकता दी जाएगी। लेकिन कुछ इलेक्ट्रॉनों को अभी भी अन्य रास्तों पर ले जाएगा, क्योंकि वे अन्य रास्ते मौजूद हैं।

SkinFrequency (35Mron 1-औंस / फुट ^ 2 के लिए 5MHz) के ऊपर अच्छी तरह से आवृत्तियों पर, इलेक्ट्रॉनों के पास पन्नी को घुसने का समय नहीं होता है, और (ज्यादातर) एक तरफ रहते हैं। 20 मेगाहर्ट्ज पर, आपके पास 2 स्किनडिप, या 2 * 8.9dB = 18dB की कमी (लगभग 10: 1) है। 80 मेगाहर्ट्ज पर, आपके पास 4 स्किनडिप, या 4 * 8.9dB = 36dB की कमी (लगभग 180: 1) है। 320 मेगाहर्ट्ज (शायद 1 ज्ञानोसॉकोंड किनारों) पर, आपके पास 8 स्किनडिप या 8 * 8.9dB = 72dB की कमी (30,000 से अधिक: 1) है।

ध्यान दें कि फॉइल के इलेक्ट्रॉनों का मूलाधार होता है, जिस तरफ से आप आक्रामक ट्रेस का सामना करते हैं। अभी भी विमान के उस "शांत" पक्ष में I * R ड्रॉप है।

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