什么時(shí)候應(yīng)該使用分割的接地平面
發(fā)布時(shí)間:2014/4/24 21:35:11 訪問次數(shù):482
在任何時(shí)候都應(yīng)該使用分割的接地平面嗎?我想T7CS5D-12至少在三種情況下使用分割的接地平面是合理的。這三種情況如下:
·一些有低漏電電流(lOpA)要求的醫(yī)療設(shè)備。
·一些輸出與噪聲、大功率的機(jī)電設(shè)備相接的工業(yè)過程控制設(shè)備。
·PCB的布局不合理。
在以上列出的前兩種情況下,跨越接地平面上縫隙的信號通常是光耦合或是變壓器耦合,滿足不能有跡線跨越接地平面上的縫隙的要求。注意:在這兩種情況下,不是用分割接地平面來保護(hù)模擬電路免受數(shù)字地電流的影響,而是因?yàn)槠渌獠繌?qiáng)加的原因。
然而最后一種情況對電流的討論更有意義。它可以清晰地證明:如果一個(gè)混合信號電路板布局不合理,使用分割接地平面可以改進(jìn)它的性能。
考慮圖17-5所示的情況,有一條高速數(shù)字跡線布設(shè)在電路板的模擬部分——明顯違反分區(qū)規(guī)則。由于數(shù)字返回電流在信號跡線下面流過,所以它將在模擬接地平面部分流過。在這種情況下分割接地平面會強(qiáng)迫數(shù)字返回電流在數(shù)字接地平面上流動,將改進(jìn)PCB的性能,如圖17-9所示。然而,由于在信弓跡線和返回電流路徑之間產(chǎn)生較大的回路面積,將增大板的輻射發(fā)射。這也會增加接地平面的阻抗,因此增加與板相連的電纜上的輻射。在這種情況下,實(shí)際的問題是高速數(shù)字跡線路徑布設(shè)不合理,而不是接地平面沒有分割。用錯(cuò)誤改正不了錯(cuò)誤!一個(gè)較好的解決方案是從一開始就把數(shù)字信號跡線正確布設(shè),而不是分割接地平面。
記住,PCB布線成功的關(guān)鍵是分區(qū)和布線規(guī)則的使用,不是分割接地平面:系統(tǒng)總是最好只有一個(gè)參考平面(地)。
如果要分割平面,下面兩種情況應(yīng)該避免:
·重疊平面;
·布設(shè)跨越縫隙的跡線。
重疊平面將會增加層間電容,從而降低高頻隔離,而隔離正是當(dāng)初分割平面的原因?缭縫隙的跡線將會增加對附近跡線的串?dāng)_,并且增加輻射發(fā)射20dB或更多。
如果模擬和數(shù)字接地平面被分割,經(jīng)常用低電容、極性相對的肖特基二極管連接在兩平面之間把直流電壓差限制在幾百毫伏以內(nèi),這對于防止損壞與兩平面相連的混合信號lC是非常圖17-9數(shù)字邏輯跡線布設(shè)不合理,并且具有分割接地平面的混合信號PCB。
數(shù)字返回電流現(xiàn)在被限制在數(shù)字接地平面上重要的。使用肖特基二極管是因?yàn)樗鼈冇休^低的正向電壓降(典型值為300mV)和較低的電容,低的二極管電容使平面之間的高頻耦合最小。
“鏈鋸”實(shí)驗(yàn):在一個(gè)分割平面的板上,從概念上應(yīng)該能夠從縫隙處穿過板而不切割任何跡線或平面。如果是這樣的話,分割平面的電路板的布局及布線很可能是合理的。
在任何時(shí)候都應(yīng)該使用分割的接地平面嗎?我想T7CS5D-12至少在三種情況下使用分割的接地平面是合理的。這三種情況如下:
·一些有低漏電電流(lOpA)要求的醫(yī)療設(shè)備。
·一些輸出與噪聲、大功率的機(jī)電設(shè)備相接的工業(yè)過程控制設(shè)備。
·PCB的布局不合理。
在以上列出的前兩種情況下,跨越接地平面上縫隙的信號通常是光耦合或是變壓器耦合,滿足不能有跡線跨越接地平面上的縫隙的要求。注意:在這兩種情況下,不是用分割接地平面來保護(hù)模擬電路免受數(shù)字地電流的影響,而是因?yàn)槠渌獠繌?qiáng)加的原因。
然而最后一種情況對電流的討論更有意義。它可以清晰地證明:如果一個(gè)混合信號電路板布局不合理,使用分割接地平面可以改進(jìn)它的性能。
考慮圖17-5所示的情況,有一條高速數(shù)字跡線布設(shè)在電路板的模擬部分——明顯違反分區(qū)規(guī)則。由于數(shù)字返回電流在信號跡線下面流過,所以它將在模擬接地平面部分流過。在這種情況下分割接地平面會強(qiáng)迫數(shù)字返回電流在數(shù)字接地平面上流動,將改進(jìn)PCB的性能,如圖17-9所示。然而,由于在信弓跡線和返回電流路徑之間產(chǎn)生較大的回路面積,將增大板的輻射發(fā)射。這也會增加接地平面的阻抗,因此增加與板相連的電纜上的輻射。在這種情況下,實(shí)際的問題是高速數(shù)字跡線路徑布設(shè)不合理,而不是接地平面沒有分割。用錯(cuò)誤改正不了錯(cuò)誤!一個(gè)較好的解決方案是從一開始就把數(shù)字信號跡線正確布設(shè),而不是分割接地平面。
記住,PCB布線成功的關(guān)鍵是分區(qū)和布線規(guī)則的使用,不是分割接地平面:系統(tǒng)總是最好只有一個(gè)參考平面(地)。
如果要分割平面,下面兩種情況應(yīng)該避免:
·重疊平面;
·布設(shè)跨越縫隙的跡線。
重疊平面將會增加層間電容,從而降低高頻隔離,而隔離正是當(dāng)初分割平面的原因。跨越縫隙的跡線將會增加對附近跡線的串?dāng)_,并且增加輻射發(fā)射20dB或更多。
如果模擬和數(shù)字接地平面被分割,經(jīng)常用低電容、極性相對的肖特基二極管連接在兩平面之間把直流電壓差限制在幾百毫伏以內(nèi),這對于防止損壞與兩平面相連的混合信號lC是非常圖17-9數(shù)字邏輯跡線布設(shè)不合理,并且具有分割接地平面的混合信號PCB。
數(shù)字返回電流現(xiàn)在被限制在數(shù)字接地平面上重要的。使用肖特基二極管是因?yàn)樗鼈冇休^低的正向電壓降(典型值為300mV)和較低的電容,低的二極管電容使平面之間的高頻耦合最小。
“鏈鋸”實(shí)驗(yàn):在一個(gè)分割平面的板上,從概念上應(yīng)該能夠從縫隙處穿過板而不切割任何跡線或平面。如果是這樣的話,分割平面的電路板的布局及布線很可能是合理的。
上一篇:模擬和數(shù)字接地插腳
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