पीसीबी ग्राउंड डालो, क्रॉसस्टॉक और एंटेना

Question

मैं उच्च गति लाइन संक्रमण हो सकता है जब बहुभुज डालना भरता के प्रभाव को समझने की कोशिश कर रहा हूँ। नीचे गढ़े मामले उदाहरण पर विचार करें:

इस उदाहरण में पटरियों (हल्के नीले रंग में) को बोर्ड के बाईं ओर जितना संभव हो उतना अलग सेट किया गया था, लेकिन उन्हें बड़े पैड के छेद के माध्यम से फिट करने के लिए करीब ले जाना था। लाल भराव जमीन बहुभुज डालना है। ध्यान दें कि यह एक मनगढ़ंत उदाहरण है जिसमें मेरे प्रश्न के साथ कई अन्य समस्याएं हैं।

तर्क की खातिर, सभी लाइनें एकल समाप्त होती हैं (जैसे UART, SPI, IakeC, आदि) और 1 ~ 3 ns के संक्रमण समय हो सकती हैं। नीचे एक निरंतर ग्राउंड प्लेन है (0.3 मिमी की दूरी पर), लेकिन मेरा सवाल विशेष रूप से शीर्ष पर ग्राउंड डालने के बारे में है।

मामले में सी बहुभुज डालना एक कमरे में एक जगह के साथ घुसना करने में सक्षम था ताकि कनेक्शन के माध्यम से एक दूसरे को रखा जा सके, इसलिए जमीन का निशान ठीक से नीचे विमान को मिला हुआ है। हालांकि, ए, बी, डी और ई के मामलों में जहां तक ​​यह उल्टी के लिए जगह नहीं है, जीएनडी "उंगलियों" को छोड़कर।

मैं जो जानना चाहता हूं, अन्य रूटिंग विचारों की अवहेलना करता है, वह यह है कि क्या "उंगलियों" ए, बी, डी और ई को हटा दिया जाना चाहिए या शायद वे पटरियों के बीच क्रॉसस्टॉक को कम करने में योगदान करते हैं। मुझे चिंता है कि ग्राउंड शोर उन "उंगलियों" को अच्छा एंटेना बना सकता है और अवांछित ईएमआई का उत्पादन कर सकता है। लेकिन एक ही समय में मैं संभावित क्रोसस्टॉक लाभ के लिए उन्हें हटाने के लिए अनिच्छुक हूं जो उनके पास हो सकता है।

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एक अलग मामले के उदाहरण के लिए, इस चित्र पर विचार करें:

प्रत्येक आईसी से फैन-आउट एक वास्तविकता को लागू करता है जहां इनमें से कई उंगलियां अपरिहार्य हैं, सिवाय इसके कि अगर हम उस खंड पर पूरी तरह से जीएनडी डालना छोड़ दें। क्या उत्तरार्द्ध करना उचित है? जब तक यह GND भराव है तब तक GND डालना फायदेमंद या सहज नहीं है?

Comments

यदि उंगलियां काफी लंबी हैं, तो वे निश्चित रूप से क्रॉस्टकॉक में योगदान कर सकते हैं। जब तक वे अच्छी तरह से GND विमान से बंधे नहीं होते हैं और ब्याज की आवृत्तियों पर GND विमान में कम बाधा होती है, तब तक GND गार्ड निशान क्रॉसस्टॉक को नहीं रोकता है। उन मामलों में जहां आपके पास उचित गार्ड के निशान हैं, आप अपने ट्रेस-टू-ट्रेस अलगाव को प्राप्त करने के बजाय बस चौड़ी रिक्ति का उपयोग कर सकते हैं। व्यवहार में, I2C, UART और SPI संकेतों को रूट करना बहुत क्षमाशील है और क्रॉस-टॉक एक समस्या है। बेशक, अब ट्रेस लंबाई जहां वे एक साथ करीब हैं, आपके पास अधिक क्रोस्टॉक होगा।

— mkeith

तो, एक नियम के रूप में मुझे किसी भी जमीन "उंगलियों" को 1/10 लंबोदर से अधिक लंबा काटने की कोशिश करनी चाहिए, जिससे अंतरिक्ष केवल खुला रह जाए?

— गुइलेर्मो प्रांडी

मैं केवल आपको बता सकता हूं कि मैं क्या करूंगा। मैंने कभी भी नियंत्रित प्रयोगों की कोशिश नहीं की या उस प्रभाव के बारे में विस्तृत शोध नहीं पढ़ा। लेकिन तार्किक रूप से, दो संकेतों के बीच एक "फ्लोटिंग" कंडक्टर को जोड़ना सामान्य रूप से उन्हें अलग नहीं करेगा। यह उन्हें क्रॉस-युगल करने की अनुमति देगा। इसलिए यह उंगली के दूर छोर से जीएनडी प्लेन के प्रतिबाधा का सवाल है। यदि वह प्रतिबाधा कम है, तो उंगली अलगाव प्रदान करने में मदद करेगी। नहीं तो नहीं।

— mkeith

मैं आपके सिलाई विअस के लिए थर्मल को बंद करने की सलाह देता हूं। थर्मस प्लेटेड-थ्रू छेदों के लिए महत्वपूर्ण हैं जिन्हें टांका लगाने की आवश्यकता होती है, लेकिन सिलाई वाले व्यास के लिए अच्छा क्रॉस-प्लेन युग्मन प्रदान करने के लिए नहीं।

— बिट्समैक

वास्तविक प्रायोगिक आंकड़ों को देखने के इच्छुक लोगों के लिए, यहाँ Twente विश्वविद्यालय का 153 पृष्ठ का दस्तावेज़, बड़ी संख्या में बुनियादी परीक्षण बोर्डों का वर्णन करता है, जो crosstalk सहित पीसीबी लेआउट के कई पहलुओं को कवर करता है: विद्युत चुम्बकीय प्रभाव को समझना

— djvd

Answer 1

यह है कि क्या "उंगलियों" ए, बी, डी और ई को हटा दिया जाना चाहिए या शायद वे पटरियों के बीच क्रॉसस्टॉक को कम करने में योगदान करते हैं।

उन्हें हटा दिया जाना चाहिए क्योंकि जैसा कि वे वास्तव में मदद नहीं करते हैं और संभवतः संभवतः, चीजों को बदतर बना देंगे।

आपकी चिंता क्रॉसस्टॉक में दिखाई देती है। तो चलो एक दूसरे के बारे में बात करते हैं।

क्रॉसस्टॉक तब होता है जब एक सिग्नल (ट्रेस) से फ़ाइल्ड्स (या तो बिजली या चुंबकीय) दूसरे सिग्नल (ट्रेस) को इंटरैक्ट या इंटरसेक्ट करता है।

यह वही है जो एक विशिष्ट संकेत "feilds" दृश्य में दिखता है।

आप कुछ तरीकों से क्रॉसस्टॉक का मुकाबला करते हैं।

1. उदय समय कम करें। इसलिए अपने संकेत के उदय समय को कम करके, आप प्रभाव को कम कर रहे हैं DV / dt जो तब crosstalk को कम करता है।$Crosstalk \propto \frac{dv}{dt}$

2. अपने संकेतों को आगे बढ़ाएं। ऐसा करने से पीड़ित के लिए आक्रामक से खेतों की बातचीत / चौराहा कम हो जाएगा। झगड़े अभी भी हैं, लेकिन आप इसके चारों ओर सिर्फ टोक रहे हैं।

3. अपने संदर्भ विमान को करीब लाएं। खेतों को उनके संदर्भ स्थान की तलाश है। वह इसके लिए कम से कम प्रतिबाधा का मार्ग है। इसकी निम्न प्रतिबाधा का रास्ता खोजने के लिए जितनी दूर तक फैली हुई है, उतनी ही दूर तक फैली हुई है। अगर आप प्लेन को पास लाते हैं, तो इसका कपल ज्यादा तंग है।

अब अगर आपके पास 2 लेयर बोर्ड है और आप बोर्ड को पतला नहीं बना सकते हैं (दोनों लेयर्स को एक साथ पास लाने के लिए), तो आप ऑप्शन # 1 और # 2 के साथ रह जाते हैं। हालाँकि, आप सिग्नल की पूरी लंबाई के लिए सिग्नल के समानांतर एक ग्राउंड ट्रेस राउटर करके 2 लेयर बोर्ड पर "3 तरह के" तरह के "लागू विकल्प" 3 कर सकते हैं। झगड़े वहाँ होने जा रहे हैं, तो क्यों नहीं नियंत्रण "संकेत" जो खेतों के साथ बातचीत करते हैं।

यह वही है जो आप शीर्ष परत पर जमीन डालना के साथ करने की कोशिश कर रहे थे। इसके प्रभावी होने के लिए, यह सिग्नल की पूरी लंबाई (या जितना संभव हो उतना करीब) के लिए होना चाहिए (मूल रूप से एक छाया की तरह इसका अनुसरण)। इसलिए उंगलियां A, B, D, E अप्रभावी हैं और संभवतः पैच ऐन्टेना होने से चीजें खराब हो सकती हैं, लेकिन मेरी राय में सी केवल कुछ ठीक है। यह संकेत के लिए पूरी तरह से प्रभावी नहीं है, लेकिन यह चीजों को बदतर नहीं करेगा।

Comments

इसलिए, जैसा कि मैं आपके उत्तर से लेता हूं, ग्राउंड पियर्स मुख्य रूप से 2-लेयर बोर्डों में उपयोगी होते हैं, जब युग्मित जमीन और पावर प्लेन उपलब्ध नहीं होते हैं; 4-लेयर PCBs में मुझे ग्राउंड पेर्स को छोड़ देना चाहिए जब तक कि मुझे एक के लिए एक अच्छा कारण नहीं मिला। मुझे इस पीडीएफ दस्तावेज़ ( icd.com.au/articles/Copper_Ground_Pours_AN2010_4.pdf ) से "इन-सर्किट डिज़ाइन पीटीई लिमिटेड" से एक समान सलाह मिली है । कृपया अपने उत्तर में कुछ टिप्पणी जोड़ दें, जिससे कि ज़मीन के अंधाधुंध उपयोग के बारे में स्पष्ट हो सके कि इसे और अधिक "ऑन-टॉपिक" बनाया जाए, इसलिए मैं आपको प्रश्न के उत्तर के रूप में चुनता हूं।

— गुइलेर्मो प्रांडी

जीएनडी डालना का उपयोग करने का एक से अधिक कारण है। एक क्रॉस-टॉक है, और दूसरा रेडिएशन उत्सर्जन को रोकने के लिए है। आम तौर पर, GND पिंस को सतह की परतों में जोड़ने से उत्सर्जन में मदद मिलती है, लेकिन, फिर से, लंबे द्वीपों से बचें, जिनमें GND विमान नहीं होते हैं। आपको सावधानी से डालना और सिलाई विअस जोड़ना होगा।

— mkeith

Answer 2

सभी लाइनें एकल समाप्त होती हैं (जैसे UART, SPI, I ,C, इत्यादि) और 1 ~ 3 एनएस का संक्रमण काल ​​हो सकता है।

यहीं पर आप गलत हो गए। I2C और UART सबसे तेज कुछ मेगाहर्ट्ज पर चलते हैं। SPI को शायद 10 MHz पर चलाया जा सकता है। 3 ns के रूप में तेजी से संक्रमण के समय की आवश्यकता नहीं है। आप इनको धीमा करके खुद को बहुत दुःख से बचाएंगे। इसे करने का सबसे आसान तरीका ड्राइवरों पर मोनोडायरेक्शनल योजनाओं (UART, SPI) के लिए श्रृंखला प्रतिरोध जोड़ना है। I2C के लिए, आप वृद्धि के समय को धीमा करने के लिए पुल-अप प्रतिरोध बढ़ा सकते हैं। गिरावट के समय को धीमा करने के लिए, आपको बस एक कमजोर ड्राइवर का उपयोग करना होगा (कोई उद्देश्य-निर्मित I2C डिवाइस को वैसे भी इस बार तेजी से गिरने का उत्पादन नहीं करना चाहिए)।

मैं जो जानना चाहता हूं, अन्य रूटिंग विचारों की अवहेलना करता है, वह यह है कि क्या "उंगलियों" ए, बी, डी और ई को हटा दिया जाना चाहिए या शायद वे पटरियों के बीच क्रॉसस्टॉक को कम करने में योगदान करते हैं।

उन्हें हटा दो।

वे केवल crosstalk को कम करने के लिए जा रहे हैं यदि आप उन्हें उनके नीचे जमीन के विमान के साथ टाई करने के लिए उनमें जगह बनाने के लिए जगह पा सकते हैं और उन्हें अपनी पूरी लंबाई के साथ 0 वोल्ट पर रख सकते हैं। और यहां तक ​​कि वह परिवर्तनशील है। आपके ट्रैक के बीच अधिक दूरी क्रॉसस्टॉक को कम करने का एक बेहतर तरीका है।

मुझे चिंता है कि ग्राउंड शोर उन "उंगलियों" को अच्छा एंटेना बना सकता है और अवांछित ईएमआई का उत्पादन कर सकता है।

बिलकुल सही।

Comments

धन्यवाद। मुझे पता है कि UART, SPI, आदि को धीमा किया जा सकता है। इसलिए मैंने कहा है कि पीसीबी उदाहरण में अन्य "त्रुटियां" थीं। UART, SPI इत्यादि का उल्लेख केवल चर्चा के लिए था।

— गुइलेर्मो प्रांडी

@ गिलुर्मोप्रांडी, मैं केवल आपके द्वारा प्रस्तुत प्रश्न का उत्तर दे सकता हूं। प्रस्तुत प्रश्न में, ईएमआई और क्रॉस्टकल्क से बचने का सबसे अच्छा तरीका तर्क संकेतों के किनारों को धीमा करना है जो किसी भी तेज किनारों की आवश्यकता नहीं है।

— फोटॉन

हालांकि, मेरा सवाल ईएमआई घटाने की तकनीक के बारे में नहीं था, लेकिन जमीन कैसे डाली जाती है (और इसकी "उंगलियां") क्रॉसस्टॉक और ईएमआई के संदर्भ में व्यवहार करती हैं।

— गुइलेर्मो प्रांडी