ग्राउंड प्लान कनेक्ट करने के लिए Vias का प्लेसमेंट

Question

मैं पीसीबी लेआउट पर ग्राउंडिंग प्रथाओं के बारे में बहुत सोच रहा हूँ। इसके बारे में मेरा पहला सवाल vias से संबंधित है। मैंने देखा है कि दोनों किनारों पर ग्राउंड प्लेन के साथ एक साधारण 2 लेयर पीसीबी पर, आमतौर पर दो कॉपर पियर्स के बीच कम से कम प्रतिबाधा से जुड़ने के लिए कुछ या कई vias होते हैं।

हालांकि, आरएफ बोर्ड पर प्लेसमेंट के माध्यम से बहुत अधिक जानबूझकर दिखता है और मैं इसके पीछे के सिद्धांत के बारे में सोच रहा हूं। जमीन के विमानों को जोड़ने वाले व्यास अक्सर आरएफ ट्रेस को चिह्नित करते हैं। इस अंतर कोप्लानर वेवगाइड उदाहरण देखें:

पीसीबी पर ग्राउंडिंग के बारे में मेरा एक दूसरा सवाल भी है। जमीनी विमानों को एक-दूसरे से "अलग" करना कब उचित है? और एक आधार पर जमीन के विमानों को कैसे लेट (चलो ऊपर कहते हैं) एक दूसरे की मदद से अलग किया जाता है, जब उन दोनों ग्राउंड प्लेन को नीचे की तरफ एक ही ग्राउंड प्लेन से जोड़ा जाता है। जब हमारे पास ये अलग-थलग विमान हैं, तो क्या प्लेसमेंट उपरोक्त मामलों में से किसी एक से भिन्न है?

नोट: मैं यहां संभावित डुप्लिकेट के बारे में जानता हूं लेकिन मैं उत्तरों से संतुष्ट नहीं हूं और सोचता हूं कि मेरा प्रश्न अधिक विस्तार से पूछता है।

जानकारी के लिए धन्यवाद।

Comments

आप किस आवृत्ति पर काम कर रहे हैं?

— फोटॉन

ठीक है, मैं विशेष रूप से 700MHz - 1GHz के आसपास काम कर रहा हूं, लेकिन मैं सभी आवृत्तियों के लिए सामान्य रूप से सिद्धांत के बारे में जानने में रुचि रखता हूं।

— निकल्डन

Answer 1

आपके द्वारा दिखाया गया लेआउट ऐसा दिखता है जिसे कॉपर-समर्थित कोपलान वेवगाइड (CBCPW) कहा जाता है । इसका मतलब है कि वेवगाइड के लिए जमीन की वापसी सिर्फ कॉपलनार मैदान में ही नहीं होती है (ग्राउंड सिग्नल की निशान के समान परत पर भरता है) बल्कि प्लेन लेयर में भी सिग्नल लेयर के तुरंत "नीचे" होता है। यह संरचना काफी गूढ़ है, इस अर्थ में कि मैंने इसे केवल डिजिटल सिस्टम में उपयोग किया है जब डेटा दरें 20 Gb / s से अधिक होती हैं।

मैंने पाया कि रोजर्स कॉर्प इंजीनियरों द्वारा एक माइक्रोवेव जर्नल लेख में CBCPW और माइक्रोस्ट्रिप के बीच अंतर पर एक उचित चर्चा की तरह दिखता है ।

इस लेख से पता चलता है कि CBCPW में फ्रीक्वेंसी पर माइक्रोस्ट्रिप की तुलना में कम नुकसान होता है, जहां माइक्रोस्ट्रिप में रेडिएशन लॉस महत्वपूर्ण हो जाता है, मोटे तौर पर 25 GHz से और इससे भी ऊपर, जो बताता है कि CBCPW को कम फ्रीक्वेंसी पर व्यापक रूप से क्यों नहीं उपयोग किया जाता है।

आपके प्रश्न को संबोधित करते हुए, लेख सीबीसीपीडब्ल्यू संरचनाओं में ग्राउंडिंग विअस के लिए कुछ विशेष आवश्यकताओं को इंगित करता है:

उचित ग्राउंडिंग के लिए, CBCPW सर्किट टॉप-लेयर कॉपलनार ग्राउंड प्लेन और बॉटम-लेयर ग्राउंड प्लेन को जोड़ने के लिए vias को नियुक्त करते हैं। वांछित गति और हानि विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए, साथ ही परजीवी लहर मोड को दबाने के लिए इन vias की नियुक्ति महत्वपूर्ण हो सकती है।

इसका मूल रूप से मतलब है कि कोप्लानर मैदान और बैकिंग ग्राउंड के बीच लगातार सिलाई के बिना, बिजली को अवांछित प्रसार मोड में स्थानांतरित किया जा सकता है, जिससे ट्रांसमिशन लाइन विशेषताओं में या तो अतिरिक्त सम्मिलन हानि या मजबूत फैलाव होगा।

Comments

हुह, मैंने एक सीपीडब्ल्यूजी कभी नहीं देखा है जिसके नीचे एक जमीनी विमान नहीं था, लेकिन फिर मैंने केवल दो सीपीडब्ल्यूजी देखे हैं। PCB पर RF क्षेत्र (यानी जहाँ आपको RF ट्रेस और संबंधित वेव गाइड मिलेगा) आमतौर पर एक ग्राउंड प्लेन की आवश्यकता होती है?

— निकल्डन

हां, ट्रांसमिशन लाइन को एक ग्राउंड प्लेन की जरूरत होती है। लेकिन एक क्लासिक CPW में, जमीन विमान है समतलीय संकेत कंडक्टर के साथ (के रूप में एक ही तल)।

— फोटॉन

लेकिन, भले ही आप कहते हों, पास की जमीन को भरने के साथ एक माइक्रोस्ट्रिप लाइन (इतना करीब नहीं है कि यह संरचना को सीपीडब्ल्यू में बदल दे), आप चाहते हैं कि जमीन अच्छी तरह से सिले हुए मैदान में भर जाए। अन्यथा आप सीपीडब्ल्यू जैसे मोड में स्थानांतरित की गई शक्ति का कुछ अंश देख सकते हैं, और यदि कोप्लानर ग्राउंड और लेयर-2-ग्राउंड अच्छी तरह से जुड़े हुए नहीं हैं, तो संभवतः आपको विशेषता मोड में कुछ अनियमितता होगी, जिसके कारण अनियमित विशेषता प्रतिबाधा हो सकती है , मल्टीपल (यदि छोटा है) प्रतिबिंब, आदि

— फोटॉन

लेख का लिंक मृत है

— तैमूर वकास

@TimVrakas, धन्यवाद, अद्यतन। दुर्भाग्य से अब आपको लेख देखने के लिए microwavejournal.com पर एक खाता बनाने की आवश्यकता है।

— फोटॉन

Answer 2

भाग 1: एक टॉप-साइड ग्राउंड प्लेन में एक लंबा स्लॉट ऐन्टेना के रूप में कार्य कर सकता है, दोनों ही धाराओं को विकीर्ण करने और ऊपर उठाने की कोशिश कर रहे हैं जो स्लॉट के लंबवत प्रवाह का प्रयास कर रहे हैं। आप एक स्लॉट को "नकारात्मक तार" के रूप में सोच सकते हैं। अधिक विवरण यहां पाया जा सकता है ।

उच्च-आवृत्ति की धाराएं जो शीर्ष-साइड ग्राउंड प्लेन के एक टुकड़े से दूसरे तक पहुंचने की कोशिश कर रही हैं (आरएफ ट्रेस के लिए लंबवत) को टुकड़ों के बीच अंतराल की सीमाओं के आसपास प्रवाह करने के लिए मजबूर किया जाता है। अब विचार करें कि क्या होता है अगर स्लॉट की लंबाई करंट के आधे तरंग दैर्ध्य के बराबर हो। स्लॉट के पार वोल्टेज को स्लॉट के छोर पर शून्य करने के लिए मजबूर किया जाता है (जहां टुकड़े जुड़े हुए हैं), लेकिन इसका मतलब है कि स्लॉट के पार वोल्टेज अंतर स्लॉट के केंद्र में सबसे अधिक होगा। इसी तरह, वर्तमान (स्लॉट के पार) स्लॉट के केंद्र में शून्य करने के लिए मजबूर किया जाता है, लेकिन स्लॉट के सिरों पर अधिकतम है। यह एक साधारण आधा-लहर तार एंटीना का विद्युत "दोहरी" है, जिसमें केंद्र में वर्तमान अधिकतम है और छोरों पर वोल्टेज अधिकतम है। स्लॉट और तार एंटेना के समान प्रभावी हैं,

स्लॉट के दोनों किनारों को दूसरी तरफ ठोस ग्राउंड प्लेन से जोड़ने के लिए दूसरी तरफ "शॉर्ट आउट" यह स्लॉट एंटीना, उस समस्या को दूर करता है।

भाग 2: एक निश्चित "शोर" सबसिस्टम के लिए स्वतंत्र ग्राउंड प्लेन (या, उस मामले के लिए, एक बोर्ड पर विशेष रूप से "शांत" होने की जरूरत है, जो सिर्फ़ एक बिंदु पर सिस्टम-लेवल ग्राउंड प्लेन से जुड़े हैं) बोर्ड के उस क्षेत्र में उस सबसिस्टम के अंदर संकेतों के लिए वापसी धाराओं को परिभाषित करें, उन्हें बोर्ड पर अन्य उप-प्रणालियों को प्रभावित (या प्रभावित होने) से रोकने के लिए।

उदाहरण के लिए, मान लें कि आपके पास एक माइक्रोप्रोसेसर-आधारित डेटा अधिग्रहण प्रणाली है जिसमें एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन एडीसी और कुछ एनालॉग सिग्नल-कंडीशनिंग सर्किटरी है। आप एनालॉग सर्किटरी के लिए एक ग्राउंड प्लेन बना सकते हैं और दूसरा माइक्रोप्रोसेसर और उसके क्रिस्टल और अन्य डिजिटल परिधीयों (जैसे, एक बड़ी फ्लैश मेमोरी चिप) के लिए, और इनमें से प्रत्येक को सिस्टम ग्राउंड प्लेन (या एक दूसरे से) कनेक्ट कर सकते हैं। सिर्फ एक बिंदु। यह संवेदनशील एनालॉग सर्किट के लिए ग्राउंड प्लेन से माइक्रोप्रोसेसर के क्रिस्टल और अन्य फास्ट-स्विचिंग डिजिटल I / O सिग्नल की उच्च-आवृत्ति शोर रखता है। आप इसे देखेंगे यदि आप मूल्यांकन बोर्डों के लेआउट को देखते हैं जो निर्माता अपने उच्च-रिज़ॉल्यूशन एडीसी और डीएसी चिप्स के लिए उत्पादन करते हैं।

Comments

मैं भाग 1 पर थोड़ा भ्रमित हूं। क्या "लॉन्ग स्लॉट" से आपका मतलब है, RF ट्रेस या RF ट्रेस और ग्राउंड प्लेन के बीच का नकारात्मक स्थान? यदि आप नकारात्मक स्थान का मतलब है, कैसे नंगे पीसीबी (जैसे FR4 या कुछ और) विकीर्ण कर सकते हैं?

— NickHalden

आरएफ ट्रेस को अनदेखा करें और केवल टॉप-साइड ग्राउंड प्लेन के विभिन्न टुकड़ों पर विचार करें। लिंकड और अतिरिक्त पैराग्राफ देखें जो मैंने जोड़ा है।

— डेव ट्वीड

धन्यवाद! और भाग 2 के लिए: इसलिए मेरे पास बोर्ड के शीर्ष पर ग्राउंड प्लेन से जुड़े शोर MCU सर्किट पर सब कुछ होगा, और फिर वह ग्राउंड प्लेन केवल एक तल से नीचे के ग्राउंड प्लेन से जुड़ा होता है?

— NickHalden

यह करने का एक तरीका होगा, लेकिन यह हमेशा संभव नहीं होता है कि शीर्ष (घटक) की तरफ एक ग्राउंड प्लेन हो जो उपयोगी होने के लिए पर्याप्त ठोस हो। यह नीचे के तल के विमान में भी "द्वीप" बनाने के लिए उपयोगी हो सकता है, और इस द्वीप को केवल एक बिंदु पर नीचे की ओर के समतल मैदान के बाकी हिस्सों से जोड़ता है।

— डेव ट्वीड

आह, यह सच है। और "एक बिंदु पर" से आपका मतलब सिर्फ एक टापू से मुख्य विमान तक जाना है?

— NickHalden 20

Answer 3

सीपीडब्ल्यू या कोपलानर वेवक्वाइड में आरएफ ऊर्जा सब्सट्रेट के शीर्ष पर कंडक्टरों के बीच होती है। सेमीकंडक्टर्स में यह आम है जहां एक ग्राउंड प्लेन तक पहुंचना मुश्किल है और दूरियां बहुत कम हैं। पीसीबी के लिए नीचे का मैदान होना चाहिए और इसे ग्राउंडेड कॉपलनार वेवगाइड (CPWG) या कंडक्टर समर्थित कोपलानर वेवगाइड (CBCPWG) कहा जाता है। रिक्ति के माध्यम से एक आभासी दीवार बनाने के लिए आरएफ ऊर्जा के माध्यम से रिसाव नहीं कर सकता है। उच्च आवृत्ति, कम तरंग दैर्ध्य, और vias के करीब एक साथ होना चाहिए। यहां एक पेपर का लिंक दिया गया है जो 14 - 21 पेजों पर विभिन्न बोर्डों के परीक्षण के माध्यम से दिखाता है।

http://mpd.southwestmicrowave.com/showImage.php?image=439&name=Optimizing%20Test%20Boards%20for%2050%20GHz%20End%20Launch%20Connectors