पीसीबी ग्राउंड और पावर प्लान


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मैं निम्नलिखित स्टैक-अप के साथ एक 4-लेयर पीसीबी को हटा रहा हूं: सिग्नल टॉप, ग्राउंड प्लेन, पावर प्लेन, सिग्नल बॉटम।

यह इस तरह का पहला पीसीबी है, जिसमें 600KHz की स्विचिंग आवृत्ति के साथ एक शोर SMPS और साथ ही 32MHz uC और एक वायरलेस 2.4GHz मॉड्यूल शामिल है। मैं विभिन्न ब्लॉकों के शोर को अलग करना चाहता हूं और इसे दूसरे ब्लॉक में हस्तक्षेप करने से रोकता हूं, उदाहरण के लिए, एसएमपीएस और यूसी शोर को वायरलेस मॉड्यूल के साथ हस्तक्षेप नहीं करना चाहिए। उसके लिए, मैं तीन बंद क्षेत्रों में पावर प्लेन को विभाजित कर रहा हूं, प्रत्येक वोल्टेज के लिए एक (SMPS 'उत्पन्न 5.0V और 3.3V और 5.0V सहायक टर्न-ऑन सिस्टम के लिए एक बहुत छोटे 50mA रैखिक नियामक से), लेकिन जमीन रखें विमान अनियंत्रित और बोर्ड के सभी को कवर। एसएमपीएस, यूसी और वायरलेस मॉड्यूल ब्लॉक बोर्ड पर एक दूसरे से अलग होते हैं।

प्रश्न हैं:

  1. इस विभाजन व्यवस्था से मॉड्यूल के बीच यात्रा करने में मदद मिलेगी?
  2. क्या ऊपर और नीचे की तरफ जमीन में तांबा डालने से ईएमआई के शोर को कम करने में मदद मिलेगी?
  3. बेहतर होगा करने के लिए भी जमीन विमान को विभाजित (और कोई ऊपर और नीचे किनारों पर डालने का कार्य एक पाश से बचने के लिए जमीन), और यह एक स्टार फैशन में कनेक्ट? मैंने सुना है कि ग्राउंड प्लेन को पूरा रखना बेहतर है, लेकिन हर किसी के पास अपना खुद का संस्करण है।

मेरी समझ यह है कि लूप्स को कम करने और बोर्ड द्वारा उत्पन्न ईएमआई को कम करने के लिए ग्राउंड प्लेस हमेशा सिग्नल या पॉवर निशान के नीचे या ऊपर होना चाहिए। इसके अलावा, यदि बोर्ड पर पहले से ही अलग-अलग ब्लॉक शारीरिक रूप से अलग हैं, तो उनकी वापसी की धाराएं एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप किए बिना बिना जमीन के विमान में प्रवाहित होंगी। क्या वो सही है? लेकिन मैंने ग्राउंड प्लेन को ज़ोन में विभाजित करने के बारे में भी पढ़ा, प्रत्येक सबसिमिट के लिए और केवल एक बिंदु (स्टार कनेक्शन) में इन विभिन्न ब्लॉकों को जोड़ने के लिए। कौन सा बेहतर है और क्यों है?


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एक बात याद दिला दूं। ईएमसी समस्याओं का सामना करने के लिए पहला नियम है: शोर के स्रोत को कम करना। क्या आपने अपने एसएमपीएस की आवृत्ति को कम करने की कोशिश की है? क्या आपने स्विचिंग-नोड में एक स्नबर जोड़ा है? SMPS का लेआउट ठीक है? कैसे uC के लिए decoupling के बारे में? ये सभी बिंदु आपके सर्किट में शोर को कम करते हैं।
यीशु कास्टेन

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हां, मैंने एसएमपीएस आवृत्ति पर विचार किया और मैं इस एप्लिकेशन के लिए सही उपयोग कर रहा हूं। बोर्ड पर एक घटक के लिए एक आवश्यकता है कि यदि एसएमपीएस का उपयोग किया जाता है, तो इसकी आवृत्ति हार्मोनिक हस्तक्षेप से बचने के लिए 500KHz से अधिक होनी चाहिए। मैंने 600KHz को चुना क्योंकि इसे बहुत अधिक बढ़ाना (सीमा 2.2MHz के बारे में है) SMPS दक्षता को कम करता है। 600KHz पर, इसकी दक्षता लगभग 85% है, जबकि पिछली आवश्यकता का अनुपालन करते हुए काफी अच्छा है।
Reuven

@ जेसुएस मैंने पीएस आवृत्ति पर विचार किया और आवेदन के लिए सही उपयोग कर रहा हूं। एक COMP के लिए एक आवश्यकता है। बोर्ड पर कि अगर एक एसएमपीएस का उपयोग किया जाता है, तो हार्मोनिक हस्तक्षेप से बचने के लिए इसकी आवृत्ति 500KHz से अधिक होनी चाहिए। 600KHz ठीक है क्योंकि अधिक बढ़ने से PS दक्षता कम हो जाती है। 600KHz पर इसकी 85% की दक्षता काफी अच्छी है। PS दो वोल्टेज उत्पन्न करता है, + 5.0V और + 3.3V, इसलिए प्रत्येक आउटपुट के लिए LT3970 के दो संस्करणों का उपयोग कर रहा हूं और प्रत्येक के पास पावर प्लेन + के नीचे के अनियंत्रित ग्राउंड प्लेन पर अपना विभाजन है। UC के पास प्रत्येक Vdd और अपने स्वयं के पावर प्लेन में डिकॉउलिंग है।
Reuven

जवाबों:


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इस विभाजन व्यवस्था से मॉड्यूल के बीच यात्रा करने में मदद मिलेगी?

यदि आपके पास कई पावर वॉल्टेज और 4-लेयर बोर्ड है तो आपके पास ज्यादा विकल्प नहीं हैं। आपको अलग-अलग भार में अलग-अलग वोल्टेज देने होंगे। चाहे वह कम करता हो या शोर बढ़ाता है, इस बात का विवरण बहुत है कि आप इसे कैसे करते हैं, इस सवाल का केवल एक कंबल जवाब देना संभव नहीं है। इसे देखने के लिए बेहतर है, आपको अपने पावर प्लेन को विभाजित करना है --- ऐसा करने का सबसे अच्छा तरीका क्या है?

क्या ऊपर और नीचे की तरफ जमीन में तांबा डालने से ईएमआई के शोर को कम करने में मदद मिलेगी?

यदि आप बाहरी परत जमीन क्षेत्र को हवाई जहाज से जोड़ने के लिए कई प्रकार प्रदान करते हैं, तो यह हो सकता है। यह आपके फैब विक्रेता को भी खुश कर देगा क्योंकि इससे आपके बोर्ड को बनाने के लिए तांबे की मात्रा कम हो जाएगी।

बाहरी परत के मैदान को अपने 2.4 गीगाहर्ट्ज़ के निशान के बहुत करीब लाने से सावधान रहें क्योंकि अगर यह करीब है, तो कहें, 5 ट्रेसवीथ यह आपके नियंत्रित-प्रतिबाधा लाइन की विशेषता प्रतिबाधा को बदल देगा।

ग्राउंड प्लेन को विभाजित करना बेहतर होगा (और लूप से बचने के लिए ऊपर और नीचे की तरफ नो ग्राउंड डालना), और इसे स्टार फैशन में कनेक्ट करना है? मैंने सुना है कि ग्राउंड प्लेन को पूरा रखना बेहतर है, लेकिन हर किसी के पास अपना खुद का संस्करण है।

संक्षिप्त उत्तर: नहीं।

यदि आप विशेष ध्यान देते हैं कि आप पावर प्लेन को कैसे विभाजित करते हैं, और यदि आपका सर्किट इसकी मांग करता है, तो ऐसे मामले हैं जहां यह चीजों में सुधार कर सकता है।

लेकिन अगर आप किसी ऐसे व्यक्ति से एक ही जवाब चाहते हैं, जो आपके द्वारा डिजाइन किए जाने वाले सर्किट के बारे में लगभग कुछ भी नहीं जानता है, तो सबसे अच्छा जवाब यह है कि जमीन के तल को विभाजित न करें।

एक और बात देखने के लिए

आपका स्टैक अप सिग्नल-ग्राउंड-पावर-सिग्नल है। पावर प्लेन में विभाजन के साथ।

जब आप निचली परत पर रास्ता बनाते हैं, तो पावर प्लेन में विभाजन को पार न करने का प्रयास करें, क्योंकि नीचे की परत के निशान वास्तव में पावर नेट का उपयोग कर रहे होंगे, न कि ग्राउंड, सिग्नल के उच्च-आवृत्ति घटकों के लिए वापसी पथ के रूप में।

इसके अलावा, (हाई-स्पीड) संकेतों से सावधान रहें, जो ऊपर से नीचे की परत पर कूद रहा है, क्योंकि इसके लिए पावर नेट से ग्राउंड नेट पर रिटर्न करंट के संक्रमण की भी आवश्यकता होगी। यह रिटर्न करंट संभवत: निकटतम डीकोपिंग कैपेसिटर से होकर गुजरेगा --- इसलिए दूसरी सबसे अच्छी बात यह है कि प्रत्येक स्थान के पास एक डिकॉप्लिंग कैपेसिटर लगाया जाए, जहां विमानों के बीच क्रॉस करने के लिए करंट की जरूरत है। (सबसे अच्छी बात विमानों के बीच बिल्कुल भी पार नहीं है)।

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मैं यह सुनिश्चित कर रहा हूं कि सभी एचएफ सिग्नल विभाजन को पार नहीं करते हैं, लेकिन कुछ डीसी ट्रैक हैं जो अनजाने में उन्हें पार करते हैं। क्या यह एक समस्या हो सकती है?

इस बारे में सोचें: जब आप कहते हैं कि यह एक डीसी ट्रैक है, तो क्या आपका मतलब है कि वोल्टेज नहीं बदलता है या वर्तमान नहीं बदलता है? वर्तमान परिवर्तन एक विभाजन पर चलने के साथ समस्याओं का कारण बनता है। (वोल्टेज परिवर्तन केवल समस्या है क्योंकि वे आमतौर पर वर्तमान परिवर्तन का कारण बनते हैं)

तो यह निर्भर करता है कि क्या आप "डीसी" सिग्नल के बारे में बात कर रहे हैं जैसे बिजली की आपूर्ति के लिए एक सक्षम लाइन जो स्टार्ट-अप पर एक बार चालू होती है और फिर उसी वोल्टेज पर हमेशा के लिए छोड़ दी जाती है, या कुछ अतिरिक्त रेल के लिए पावर ट्रैक जो ' टी के लिए एक विभाजन बनाने के लायक है।

एक डीसी नियंत्रण संकेत कोई समस्या नहीं होगी।

यदि यह अलग-अलग लोड करंट के साथ पावर सिग्नल है, तो आप डिकॉउलिंग कैपेसिटर के साथ समस्या को ठीक कर सकते हैं। एक डिकूपिंग संधारित्र ट्रैक के माध्यम से लंबे पथ के बजाय संधारित्र के माध्यम से शॉर्ट पथ के माध्यम से वर्तमान के उच्च आवृत्ति परिवर्तन की अनुमति देता है।


"इसे देखने के लिए बेहतर है, आपको अपने पावर प्लेन को विभाजित करना है --- ऐसा करने का सबसे अच्छा तरीका क्या है?"
Reuven

"इसे देखने के लिए बेहतर है, आपको अपने पावर प्लेन को विभाजित करना है --- ऐसा करने का सबसे अच्छा तरीका क्या है?" मैं यह सुनिश्चित कर रहा हूं कि सभी एचएफ सिग्नल विभाजन को पार नहीं करते हैं, लेकिन कुछ डीसी ट्रैक हैं जो अनजाने में उन्हें पार करते हैं। क्या यह एक समस्या हो सकती है? आपके बहुमूल्य उत्तर के लिए धन्यवाद।
Reuven
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