Estoy buscando consejos y sugerencias relacionados con el diseño de la placa de circuito impreso y el enrutamiento de seguimiento/rastreo de señal+tierra.
Estoy diseñando una PCB solo analógica de 2 capas que tiene varias señales de E/S que van y vienen de otras placas y varios circuitos integrados de amplificadores analógicos. Tengo algunas preguntas sobre cuán cuidadoso y extenso debo ser al enrutar las pistas de tierra para transportar la corriente de retorno, y cómo puedo organizarlas mejor en el tablero para reducir la captación de ruido y zumbido (EMF). Estoy usando puesta a tierra en estrella y sin plano de tierra en el tablero.
Por lo que generalmente he llegado a entender, desea ejecutar la señal y devolver las pistas cerca una de la otra. Para mí, esto parece la misma lógica que se usa cuando se ejecutan cables de interconexión fuera de la PCB, por ejemplo, entre placas o equipos. En la PCB, no tengo claro qué sucede con las corrientes de señal, especialmente cuando se trata de circuitos integrados. Por ejemplo, trato de ejecutar un retorno a tierra junto a la pista de señal desde el borde de la placa donde se encuentra el conector de E/S hasta el sistema de tierra en estrella, pero no siempre es posible ejecutar este par de señal+retorno hasta el final. a donde el rastro de la señal se conecta a un pin en el IC. ¿Debería esto preocupar mucho a un circuito analógico (audio)? Del mismo modo, ¿es una buena práctica tratar de mantener juntos la señal y el retorno para las pistas que van entre circuitos integrados en la misma placa? En ese caso, ¿Cómo averiguo dónde fluye la corriente de retorno? Por ejemplo, ¿la corriente "regresa" al pin de tierra del primer IC, o fluye de regreso al sistema de tierra de la estrella?
¿Tiene algún sentido ejecutar una pista de tierra "espuela", es decir, una que corre a lo largo de la pista de señal pero luego se detiene donde la pista de señal emparejada alcanza un pin IC, por ejemplo, ese extremo se deja desconectado? El otro extremo estaría conectado al sistema de tierra. No puedo convencerme de que esto sería efectivo como un "retorno" y la corriente fluiría, ya que un extremo está desconectado. ¿Alguna vez se utilizan pistas sin salida, por ejemplo, para blindaje?
No me había preocupado por esto en el pasado, y he diseñado placas que parecen tener una captación EMF aceptablemente baja, etc., pero siempre he sentido curiosidad por los problemas de enrutamiento integrados como este. Soy completamente autodidacta, por lo que agradecería mucho cualquier consejo. He leído varios documentos de tipo de guía de diseño de PCB que pude encontrar en la web, pero ninguno parece abordar este problema en particular: enrutamiento de señal analógica de bajo ruido. ¿Tal vez no es tan importante?
El mejor consejo que puedo darte es usar una tabla de 4L, para que puedas tener un plano de tierra sólido. Eso en sí mismo hará las cosas mucho más fáciles, ya que tendrá la corriente de retorno funcionando prácticamente debajo del rastro que lleva la corriente directa.
La diferencia de costo realmente no es tan grande si lo que está haciendo es importante para usted y no es un volumen alto loco (más de 10,000). También puede ahorrar espacio en el tablero y tiempo de enrutamiento, lo que ayuda a compensar el pequeño costo adicional.
Por lo que generalmente he llegado a entender, desea ejecutar la señal y devolver las pistas cerca una de la otra.
Esto se aplica cuando las señales tienen un contenido de frecuencia que no desea acoplar a otras áreas del tablero, o viceversa. A veces tal acoplamiento puede ser irrelevante, otras veces es muy relevante. Entonces, sí, el consejo general puede ser bueno, pero lo importante son las razones, menos que seguir ciegamente la recomendación.
Para visualizar cómo lo que hace afecta el comportamiento de la placa, debe pensar que todas las trazas de PCB tienen inductancias, resistencias y capacitancias de traza a traza. Incluso puede extraer esta información de la PCB, incluso si usa aproximaciones muy crudas, y agregarla al modelo Spice de su circuito.
También debe pensar en los circuitos como antenas que se acoplan a otros circuitos. Un circuito cerrado es una antena de cuadro, y puede modelar aproximadamente su acoplamiento en otros circuitos "interesantes" agregando inductores acoplados a su modelo Spice. Cuando ejecuta una señal cerca de su pista de retorno, disminuye el área de bucle del circuito y, por lo tanto, lo convierte en una antena peor. Irradiará menos y será menos susceptible a la radiación.
También puede intentar imaginar las fuentes de señal de interferencia. Por lo general, es incorrecto llamar ruido a cualquier señal no deseada, ya que el ruido es, por definición, aleatorio. La interferencia definitivamente no es aleatoria y está estrechamente relacionada con otras cosas que suceden dentro y alrededor de su circuito; es un fenómeno determinista, en su mayor parte.
Una forma de desarrollar la intuición al respecto con la experimentación. Instale algunos circuitos de placa de prueba soldados y vea qué tan susceptibles son a varias fuentes de interferencia.
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