Jaka jest klasyfikacja uziemienia w projektowaniu szybkich płytek drukowanych?
May 20, 2020
Wraz z rozwojem technologii elektronicznej funkcje produktów elektronicznych stają się coraz potężniejsze. Projektowanie obwodów drukowanych odgrywa ważną rolę w projektowaniu produktów elektronicznych, ponieważ dobry lub zły projekt obwodów drukowanych bezpośrednio wpłynie na realizację funkcji produktu.
Przy projektowaniu produktów elektronicznych zaprojektowanie obwodu PCB nie jest trudne do osiągnięcia jego funkcji. Trudność polega na tym, że nie wpływają na nią różne skutki, takie jak zmiany temperatury i wilgotności, zmiany ciśnienia powietrza, wstrząsy mechaniczne, korozja itp. Aby osiągnąć ciągłą i normalną pracę, zastosujemy różne metody projektowania lub proces produkcji środki mające na celu wyeliminowanie lub ograniczenie tych efektów. Wszyscy wiedzą, że projekt uziemienia jest podstawą projektowania systemu. Dobre uziemienie jest warunkiem bezpiecznej i stabilnej pracy systemu. Dziś porozmawiamy o odpowiedniej wiedzy na temat metody uziemienia w projektowaniu szybkich płytek drukowanych.
Projekt uziemienia płytki drukowanej:
Szerokie uziemienie obejmuje dwa znaczenia, a mianowicie solidną i wirtualną. Stałe uziemienie odnosi się do połączenia z ziemią; wirtualne połączenie uziemienia odnosi się do połączenia z potencjalnym punktem odniesienia, gdy ten punkt odniesienia jest izolowany elektrycznie od ziemi, nazywa się to połączeniem pływającym. Istnieją dwa cele uziemienia: jednym z nich jest zapewnienie stabilnego i niezawodnego działania systemu sterowania i zapobieganie zakłóceniom powodowanym przez pętlę uziemienia, która często nazywana jest uziemieniem roboczym; drugim jest uniknięcie ryzyka porażenia prądem elektrycznym przez operatora na skutek uszkodzenia izolacji lub upuszczenia sprzętu oraz zapewnienie bezpieczeństwa sprzętu. Nazywa się to uziemieniem ochronnym.
Zasada wyboru podłoża:
Dla danego urządzenia lub układu, przy długości fali λ odpowiadającej najwyższej częstotliwości, o której mowa, gdy długość linii przesyłowej L> λ, jest uważany za obwód wysokiej częstotliwości, w przeciwnym razie jest uważany za obwód niskiej częstotliwości.
(1) Obwód niskiej częstotliwości (≤ 1 MHZ), zalecane jest uziemienie jednopunktowe;
(2) Obwód wysokiej częstotliwości (≥ 10 MHZ), zalecane jest uziemienie wielopunktowe;
(3) Obwód mieszany wysokiej i niskiej częstotliwości, mieszane uziemienie, odpowiedni zakres częstotliwości roboczych ogólnie wynosi 500 kHz - 3 0 MHz;
Metoda uziemienia płytki drukowanej:
1. Uziemienie jednopunktowe: Przewody uziemiające wszystkich obwodów są podłączone do tego samego punktu na płaszczyźnie uziemienia i są podzielone na szeregowe uziemienie jednopunktowe i równoległe uziemienie jednopunktowe.
Uziemienie jednopunktowe jest odpowiednie dla obwodów o niższych częstotliwościach (poniżej 1 MHZ). Jeśli częstotliwość robocza systemu jest tak wysoka, że długość fali roboczej jest porównywalna z długością przewodu uziemienia systemu, występuje problem z metodą uziemienia jednopunktowego. Gdy długość przewodu uziemiającego jest bliska 25 procentowej długości długości fali, jest to jak linia transmisyjna z zwartymi zaciskami. Prąd i napięcie przewodu uziemiającego są rozkładane jako fale stojące. Przewód uziemiający staje się anteną promieniującą i nie może pełnić roli&„uziemienie GG”.
Aby zmniejszyć impedancję uziemienia i uniknąć promieniowania, długość przewodu uziemiającego powinna być mniejsza niż 5 procent długości długości fali. Podczas przetwarzania obwodu mocy ogólnie można wziąć pod uwagę pojedynczy punkt uziemienia. W przypadku płytek drukowanych używanych w dużej liczbie obwodów cyfrowych generalnie nie zaleca się stosowania metody jednopunktowego uziemienia ze względu na bogate harmoniczne wysokiego rzędu.
2. Uziemienie wielopunktowe: przewody uziemiające wszystkich obwodów są uziemione w pobliżu. Przewód uziemienia jest bardzo krótki i nadaje się do uziemienia o wysokiej częstotliwości.
Uziemienie wielopunktowe oznacza, że każdy punkt uziemienia w urządzeniu jest bezpośrednio połączony z najbliższą płaszczyzną uziemienia, dzięki czemu długość przewodu uziemienia jest najkrótsza.
Struktura wielopunktowego obwodu uziemienia jest prosta, a zjawisko stojących fal o wysokiej częstotliwości, które mogą pojawić się na linii uziemienia, jest znacznie zmniejszone. Jest odpowiedni na okazje o wysokiej częstotliwości roboczej (≥ 10 MHZ). Jednak wielopunktowe uziemienie może powodować wiele pętli uziemienia wewnątrz urządzenia, zmniejszając w ten sposób odporność urządzenia&# 39 na zewnętrzne pola elektromagnetyczne. W przypadku uziemienia wielopunktowego musimy zwrócić uwagę na celowe problemy z pętlą, zwłaszcza zakłócenia elektromagnetyczne spowodowane przez pętlę uziemienia podczas łączenia sieci między różnymi modułami i urządzeniami:
Idealnym przewodem uziemiającym powinna być jednostka fizyczna o zerowym potencjale i zerowej impedancji. Jednak sam drut uziemiający ma zarówno składnik rezystancyjny, jak i reaktancyjny. Gdy prąd przepływa przez przewód uziemiający, generowany jest spadek napięcia. Przewód uziemiający utworzy pętlę z innymi połączeniami (sygnał, linia zasilania itp.). Kiedy zmienne w czasie pole elektromagnetyczne jest sprzężone z tą pętlą, indukowana siła elektromotoryczna zostanie wygenerowana w pętli uziemienia i sprzężona z obciążeniem przez pętlę uziemienia, stanowiąc potencjalne zagrożenie EMI.
3. Mieszane uziemienie: połączenie uziemienia jednopunktowego i uziemienia wielopunktowego.
Zasadniczo wszystkie moduły w kompleksowy sposób wykorzystają dwie metody uziemienia i zastosują metodę mieszanego uziemienia, aby zakończyć połączenie między uziemieniem obwodu a płaszczyzną uziemienia.
Jeśli nie wybierzesz używania całej płaszczyzny jako wspólnej płaszczyzny, na przykład gdy sam moduł ma dwie podstawy, musisz podzielić płaszczyznę uziemienia, która często wchodzi w interakcję z płaszczyzną mocy. Zwróć uwagę na następujące zasady:
(1) Wyrównaj płaszczyzny, aby uniknąć nakładania się między nieistotną płaszczyzną mocy a płaszczyzną uziemienia, w przeciwnym razie spowoduje to awarię wszystkich płaszczyzn ziemi i przeszkadzają sobie nawzajem;
(2) W przypadku wysokiej częstotliwości nastąpi sprzężenie między warstwami przez pasożytniczą pojemność obwodu drukowanego;
(3) Linie sygnałowe między płaszczyznami uziemienia (takimi jak cyfrowe płaszczyzny uziemienia i analogowe płaszczyzny uziemienia) są połączone mostkami uziemienia, a najbliższa ścieżka powrotna jest skonfigurowana przez najbliższy otwór przelotowy.
(4) Unikaj biegania śladów o wysokiej częstotliwości, takich jak linie zegarowe w pobliżu izolowanej płaszczyzny uziemienia, powodując niepotrzebne promieniowanie.
(5) Obszar pętli utworzony przez linię sygnałową i jej pętlę jest tak mały, jak to możliwe, znany również jako reguła minimum pętli; im mniejszy obszar pętli, tym mniej promieniowania zewnętrznego i mniejsze zakłócenia odbierane ze świata zewnętrznego. Podczas podziału płaszczyzny uziemienia i sygnałów routingu, należy wziąć pod uwagę rozkład płaszczyzny uziemienia i ważne ślady sygnałów, aby zapobiec problemom spowodowanym przez szczelinę płaszczyzny uziemienia.
4. Pływający grunt:
Pływające podłoże odnosi się do metody uziemienia, w której system uziemienia urządzenia jest izolowany elektrycznie od podłoża.
Ze względu na pewne słabości pływającego gruntu nie nadaje się do ogólnych dużych systemów, a jego metoda uziemienia jest rzadko stosowana.