ग्राउंड प्लेन कटआउट का उपयोग कब करें?

Question

मैं उचित ग्राउंडिंग तकनीकों और ग्राउंड विमानों का उपयोग करने के बारे में अधिक पढ़ रहा हूं।

मैंने जो पढ़ा है, उससे ग्राउंड प्लेन आसन्न परतों के साथ एक बड़ा समाई प्रदान करते हैं, तेज गर्मी लंपटता, और ग्राउंड इंडक्शन को कम करते हैं।

मैं जिस क्षेत्र में विशेष रूप से दिलचस्पी रखता हूं, वह भटका हुआ / परजीवी समाई है। जैसा कि मैं इसे समझता हूं, यह बिजली के निशान के लिए फायदेमंद है लेकिन संकेत लाइनों के लिए हानिकारक है।

मैंने ठोस ज़मीनी विमानों को रखने के बारे में कुछ सुझाव पढ़े हैं, और मैं सोच रहा था कि क्या इन सुझावों का पालन करने के लिए अच्छी सिफारिशें हैं और इन सुझावों का अपवाद क्या होगा:

1. पावर प्लेन / प्लेन के नीचे ग्राउंड प्लेन रखें।
2. ग्राउंड प्लेन को सिग्नल लाइनों, विशेष रूप से उच्च गति लाइनों या आवारा समाई के लिए अतिसंवेदनशील किसी भी लाइन से हटा दें।
3. उचित रूप से ग्राउंड गार्ड रिंग का उपयोग करें: कम प्रतिबाधा रिंग के साथ उच्च प्रतिबाधा रेखाओं को घेरना।
4. आईसी के / उप-प्रणालियों के लिए स्थानीय ग्राउंड प्लेन (समान विद्युत लाइनों के लिए जाता है) का उपयोग करें, फिर सभी ग्राउंड को 1 ग्राउंड पर ग्लोबल ग्राउंड प्लेन से बांध दें, अधिमानतः उसी स्थान के पास जहां स्थानीय ग्राउंड और लोकल पावर लाइन मिलते हैं।
5. ग्राउंड प्लेन को यथासंभव एकसमान / ठोस रखने की कोशिश करें।

पीसीबी के ग्राउंड / पावर को डिजाइन करते समय क्या अन्य सुझाव हैं जिन पर मुझे ध्यान देना चाहिए? क्या यह पहले पावर / ग्राउंड लेआउट को डिजाइन करने के लिए विशिष्ट है, सिग्नल लेआउट पहले, या ये एक साथ किए गए हैं?

मेरे पास # 4 और स्थानीय विमानों के बारे में कुछ सवाल हैं:

1. मैं स्थानीय जमीनी विमानों को वैश्विक भू-तल से जोड़ने की कल्पना करूँगा जिसमें vias का उपयोग करना शामिल हो। मैंने ऐसे सुझाव देखे हैं जहाँ कई छोटे vias (सभी एक ही स्थान पर) का उपयोग किया जाता है। यह एक से अधिक के माध्यम से की सिफारिश की है?
2. क्या मुझे स्थानीय विमानों के नीचे ग्लोबल ग्राउंड / पावर प्लेन रखना चाहिए?

Answer 1

2) मैं अत्यधिक उच्च गति संकेतों के पास कहीं भी जमीन काटने की सलाह देता हूं। वास्तव में आवारा क्षमता डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स पर बहुत अधिक प्रभाव नहीं डालती है। आमतौर पर आवारा कैपेसिटेंस आपको मारता है जब यह एक ऑप amp के इनपुट पर एक परजीवी फिल्टर बनाने के लिए कार्य करता है।

वास्तव में, अपने हाई-स्पीड सिग्नल को सीधे एक अटूट जमीन के विमान के ओवरटॉप पर चलाने के लिए अत्यधिक अनुशंसित है ; इसे " माइक्रोस्ट्रिप " कहा जाता है । कारण यह है कि उच्च आवृत्ति धारा कम से कम अधिष्ठापन के मार्ग का अनुसरण करती है। ग्राउंड प्लेन के साथ, यह पथ सिग्नल ट्रेस की दर्पण छवि होगी। यह लूप के आकार को कम करता है, जो बदले में विकिरणित ईएमआई को कम करता है।

इसका एक बहुत बड़ा उदाहरण डॉ। हावर्ड जॉनसन की वेब साइट पर देखा जा सकता है। 8 और 9 के आंकड़े देखें उच्च आवृत्ति वर्तमान के उदाहरण के लिए कम से कम अधिष्ठापन का रास्ता। (यदि आप नहीं जानते हैं, डॉ। जॉनसन सिग्नल अखंडता पर एक प्राधिकरण हैं, जो बहुत प्रशंसित "हाई-स्पीड डिजिटल डिज़ाइन: ए हैंडबुक ऑफ़ ब्लैक मैजिक" के लेखक हैं)

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि इन उच्च-गति वाले डिजिटल संकेतों में से एक के नीचे जमीन के विमान में किसी भी कटौती से लूप का आकार बढ़ जाएगा क्योंकि रिटर्न करंट को आपके कटआउट के चारों ओर चक्कर लगाना होगा, जिससे उत्सर्जन भी बढ़ जाता है। आप अपने सभी डिजिटल सिग्नल के नीचे एक पूरी तरह से अखंड विमान चाहते हैं। यह भी ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि पावर प्लेन भी ग्राउंड प्लेन की तरह ही एक रेफ़रेंस प्लेन है और हाई-फ़्रीक्वेंसी के नज़रिए से ये दोनों प्लेन बाइपास कैपेसिटर के ज़रिए जुड़े होते हैं, इसलिए आप "जंप" करने के लिए हाई-फ़्रीक्वेंसी रिटर्न करंट पर विचार कर सकते हैं कैप के पास विमान।

3) यदि आपके पास एक अच्छा ग्राउंड प्लेन है, तो गार्ड ट्रेस का उपयोग करने का कोई कारण नहीं है। अपवाद सेशन मैं पहले उल्लेख किया है, क्योंकि आप इसके नीचे जमीन विमान में कटौती हो सकती है। लेकिन आपको अभी भी एक गार्ड ट्रेस के परजीवी समाई के बारे में चिंता करने की आवश्यकता है। एक बार फिर, डॉ। जॉनसन सुंदर चित्रों के साथ मदद करने के लिए यहाँ हैं ।

४.१) मेरा मानना ​​है कि कई छोटे vias में बेहतर प्रेरण गुण होते हैं क्योंकि वे समानांतर में होते हैं, बनाम एक बड़ी मात्रा में लगभग एक ही स्थान पर। दुर्भाग्य से मुझे याद नहीं है कि मैंने जो पढ़ा, उससे मुझे ऐसा विश्वास हुआ। मुझे लगता है कि इसका कारण यह है कि एक के माध्यम से प्रेरण त्रिज्या के विपरीत आनुपातिक है, लेकिन त्रिज्या का क्षेत्रफल त्रिज्या के सीधे आनुपातिक है। (स्रोत: डॉ। जॉनसन फिर ) त्रिज्या 2x के माध्यम से बड़ा बनाओ, और इसमें आधा अधिष्ठापन है लेकिन 4x के रूप में ज्यादा क्षेत्र लेता है।

Comments

आपने विशेष रूप से डिजिटल सिग्नल का उल्लेख किया है, लेकिन मुझे लगता है कि उच्च गति के एनालॉग संकेतों को समान सिफारिशों का पालन करना चाहिए?

— helloworld922

मेरा मानना ​​है कि यह ज्यादातर इस बात पर निर्भर करता है कि सिग्नल किससे जुड़ा है। डिजिटल सर्किट के लिए, थोड़ा अतिरिक्त समाई का शायद ही कोई प्रभाव हो। एनालॉग सर्किट के लिए, विशेष रूप से बहुत संवेदनशील ऑप एम्प्स, कि कैपेसिटेंस का थोड़ा सा ऑप amp थरथराहट बना सकता है। (जारी ...)

— ajs410

"उच्च गति" से मेरा आमतौर पर 10 मेगाहर्ट्ज से अधिक मतलब है। वास्तव में, डिजिटल सिग्नल तेज किनारों को बनाने के लिए आवश्यक हारमोंस के कारण और भी तेज़ हो जाते हैं, इसलिए 10 मेगाहर्ट्ज़ डिजिटल सिग्नल में 100 मेगाहर्ट्ज़ फ़्रीक्वेंसी हो सकती है। यह 10 मेगाहर्ट्ज एनालॉग सिग्नल के विपरीत है, जिसमें वास्तव में केवल 10 मेगाहर्ट्ज आवृत्तियां होती हैं। अब अगर "हाई स्पीड एनालॉग" से आपका मतलब माइक्रोवेव आरएफ से है, तो मैं किसी भी सिफारिश को करने में असहज हूं क्योंकि मैंने उस तरह का डिजाइन कभी नहीं किया है। मुझे पता है कि परजीवी समाई उस स्तर पर एक बड़ी चिंता है।

— ajs410

दिलचस्प बात यह है कि, मैं सिर्फ TI से एक आवेदन पत्र पढ़ रहा था और वे, जब तक कि मैं गलत नहीं पढ़ रहा हूं, डिसकंटिनिटी को रोकने के लिए DisplayPort कनेक्टर के नीचे से तांबा काटने की सलाह देते हैं। "बेहतर प्रतिबाधा मिलान के लिए डिस्प्लेपोर्ट कनेक्टर के नीचे या पैड के बीच धातु की परतों और निशान से बचें। अन्यथा वे अंतर प्रतिबाधा को 75 Ω से नीचे छोड़ने और TDR परीक्षण के दौरान बोर्ड को विफल करने का कारण बनेंगे।" ti.com/product/SN75DP126/datasheet/layout

— तत्पश्चात

@ एफिल्बी, डिस्प्लेपोर्ट अंतर सिग्नलिंग का उपयोग करता है, इसलिए गोंड प्लेन पर कोई करंट रिटर्न नहीं है - इस प्रकार वे सिग्नल के नीचे से gnd / pwr विमान को हटाने का औचित्य साबित कर सकते हैं।

— २

Answer 2

जहां तक ​​लोकल ग्राउंड प्लेन को ग्लोबल ग्राउंड प्लेन से जोड़ने की बात है, तो कई छोटे वायस का इस्तेमाल करना बेहतर है क्योंकि यह करंट को डिस्ट्रीब्यूट करने में मदद करेगा और साथ ही बेहतर हीट डिस्चार्ज प्रदान करने के अलावा पीसीबी के फेल होने का रेट भी कम से कम है।

स्थानीय विमानों के नीचे ग्लोबल ग्राउंड / पावर प्लेन रखने में कोई बुराई नहीं है क्योंकि अगर आप मल्टीलेयर पीसीबी डिजाइनों का पालन करते हैं, तो इसका पालन किया जाता है।

Answer 3

सावधान रहें कि उच्च आवृत्ति को शिथिल रूप से परिभाषित न करें।

ट्रांसमिशन लाइन प्रभाव, माइक्रोस्ट्रिप या स्ट्रिपलाइन तकनीकों की आवश्यकता होती है, यह विचार करने के लायक है कि लाइन की लंबाई 1/100 वीं या चिंता की उच्चतम आवृत्ति (उलबी) से अधिक है। तो, यह माइक्रोवेव डिजाइनों के लिए उपयोगी है। उदाहरण के लिए, हवा में 1GHz की तरंग की लंबाई 30 सेमी होती है, हालांकि FR-4 में इसकी मात्रा लगभग आधी होती है (FR के लिए epsilon r, सापेक्ष पारगम्यता का वर्गफल, संरचना के आधार पर लगभग 4 है)। इसलिए, एक ट्रेस जो कुछ सेंटीमीटर लंबा है वह निश्चित रूप से 1GHz के लिए चिंता का विषय होगा।

10 मेगाहर्ट्ज के लिए, ट्रांसमिशन लाइन प्रभाव शायद ही ध्यान देने योग्य हो। 10MHz का पांचवा हार्मोनिक 50MHz है, और FR-4 में यह लगभग 150x10 ^ 6 m / s / 50x10 ^ 6 = 3 मीटर होगा। इसलिए, 30 सेंटीमीटर लंबी बस में चरण विकृति की शुरुआत हो सकती है।

असली चिंता शोर है। ग्राउंड प्लेन के ऊपर पर्याप्त चौड़ाई का एक निशान लगाने से, सिग्नल की एनर्जी ट्रेस और ग्राउंड प्लेन (पोयनेटिंग) के बीच सब्सट्रेट के माध्यम से फैलती है। और अन्य स्रोतों से ईएमआई प्राप्त नहीं कर सकते।

माइक्रोस्ट्रिप लाइनों की विशेषता प्रतिबाधा है जो ट्रेस चौड़ाई और सब्सट्रेट मोटाई और सामग्री द्वारा निर्धारित की जाती है; पतले निशान उच्च विशेषता प्रतिबाधा है। मुक्त हवा का प्रतिबाधा 377 ओम है। एक ट्रेस के Zo के रूप में यह आंकड़ा विकीर्ण होने लगता है। ग्राउंड प्लेन से भी। एक ही टोकन द्वारा, सब्सट्रेट को मोटा करने का समान प्रभाव पड़ता है। ध्यान दें कि उच्च आवृत्ति में काम करते समय, प्रतिबाधा कुंजी है ... समाप्ति, मिलान ... एक पर्याप्त लंबी बस में औसत दर्जे का प्रतिबिंब होगा यदि सही ढंग से समाप्त नहीं किया गया है।

हालांकि, घने डिजाइनों के साथ पतले निशान की आवश्यकता होती है। तो, कुछ समझौता करें।

Answer 4

ग्राउंड प्लेन स्लॉट द्वारा माइक्रोस्ट्रिप लाइन प्रतिबाधा को अपरिवर्तित रखने के लिए, स्लॉट को कम से कम दो माइक्रोस्ट्रिप चौड़ाई से दूर स्थित होना चाहिए (यदि माइक्रोस्ट्रिप को ग्राउंड प्लेन से लंबवत प्रक्षेपित किया जाता है)।

नीचे एक 3 डी फील्ड सॉल्वर से कई तस्वीरें हैं जो जमीन के विमान में माइक्रोसेट्रिप और वर्तमान घनत्व के अंदर विद्युत क्षेत्र का वितरण दिखाते हैं। निष्कर्ष वहाँ कोई क्षेत्र या वर्तमान दो चौड़ाई micrsotrip से दूर है। इसलिए यहां ग्राउंड प्लेन के ब्रेक की अनुमति है।

चित्र 1: स्ट्रिपलाइन के लिए लंबवत विद्युत क्षेत्र क्रॉस सेक्शन। 2 डी दृश्य। चित्र 2: स्ट्रिपलाइन के लिए लंबवत विद्युत क्षेत्र क्रॉस सेक्शन। 3 डी दृश्य। चित्र 3: जमीनी तल में वर्तमान घनत्व। 2 डी दृश्य चित्रा 4: जमीनी विमान में वर्तमान घनत्व। 3 डी दृश्य