Conexión a tierra para EMI e integridad de la señal: diseño de placas múltiples LED Matrix

Me gustaría implementar un circuito de matriz de LED como este , donde la matriz de LED encerrada dentro de los puntos azules estará en una PCB separada del resto del circuito.

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Dado que este será un diseño de múltiples placas, no estoy seguro de si las líneas de tierra deben pasar entre la placa matriz y la placa principal para proteger contra EMI y la integridad de la señal, como lo sugieren muy bien las respuestas aquí y aquí .

Si las placas no comparten tierra en absoluto, las rutas de retorno fluirán directamente entre los registros de desplazamiento y el mcu en el plano de tierra de la placa principal (no la placa matriz). Lo cual, por supuesto, no impedirá que el sistema funcione, pero creará enormes bucles de corriente.

Preguntas:

1) ¿Se considera una multiplexación de muy alta velocidad de los LED en la matriz "alta frecuencia" en términos de sus corrientes para que las corrientes de retorno elijan el camino de menor impedancia debajo de las filas y columnas?

2) ¿Se debe agregar una traza de tierra por señal (en este caso por fila o por columna) en los conectores entre la placa matriz y la placa principal?

Gracias

EDITAR: El diseño se ajustará para que, en lugar de un registro de desplazamiento, se utilicen dos multiplexores para cambiar entre filas y columnas y seleccionar un determinado LED. Probablemente el ADG704 debido a las bajas toneladas = 20 ns. Con suerte, esto aclara en qué rango de frecuencias espero que funcione el sistema.

"... Si las placas no comparten tierra en absoluto..." - ¿Sin duda, la GND en U1 y la GND en MCU1 son comunes? Si no, no funcionará.
@Oliver mcu1 y u1 tienen puntos en común, sí, están en el mismo tablero. Pero no se pasa señal de tierra a la placa matriz.
¿Es necesario que esto pase por la normativa? ¿A qué te refieres con alta velocidad?
Hola @laptop2d, por alta velocidad me refiero a que la mcu registrará el registro de desplazamiento lo más rápido posible y, por lo tanto, la corriente a través de diferentes columnas o filas pasará de 0 a 3.3V muy rápidamente como consecuencia. (No sé sobre frecuencias específicas en este momento, pero suponga lo más alto posible). ¿Te refieres a un LDO reglamentario? La placa principal (MCU + registro de desplazamiento) está alimentada por un LDO de 3,3 V.
Por "Regulatorio" se refiere a los requisitos reglamentarios legales para EMC (compatibilidad electromagnética), etc. ¿Hay alguna razón en particular por la que está multiplexando "lo más rápido posible"? Por lo general,> 120 Hz eliminaría cualquier parpadeo visual, ¿no es así?
@Transistor ohh ya veo. No, por el momento no, aunque me gustaría diseñar para EMC como si fuera a pasar.
¿Y el motivo de "lo más rápido posible"? (Es posible que te hayas perdido la edición de mi comentario anterior).

Respuestas (1)

1) ¿Se considera una multiplexación de muy alta velocidad de los LED en la matriz "alta frecuencia" en términos de sus corrientes para que las corrientes de retorno elijan el camino de menor impedancia debajo de las filas y columnas?

Primero, el Uno puede cambiar a aproximadamente 30 Mhz (con una llamada de función, si elimina las llamadas de función, puede ir más rápido). Esto se acerca al territorio de alta frecuencia ya que la capacitancia y la inductancia limitarán el tiempo de subida de la señal. Depende de cómo esté conectado, y cuanto mejor sea el camino de regreso a tierra que tenga (al minimizar la inductancia), mejores tiempos de subida y señalización obtendrá. Esperaría que esta configuración con cable de puente sea similar a la inductancia de la placa de prueba y más como 10Mhz máx. Al ir por encima de 30-50Mhz, se hace necesaria la necesidad de líneas de transmisión y un plano de tierra sólido debajo (o señalización diferencial).

En realidad, mirando el 74HC595, la velocidad máxima que puede admitir es de 5 Mhz, por lo que será el limitador de su diseño, no creo que los parásitos del circuito lo afecten.

2) ¿Se debe agregar una traza de tierra por señal (en este caso por fila o por columna) en los conectores entre la placa matriz y la placa principal?

Probablemente no sea necesario a 5Mhz. Lo que hay que tener en cuenta es la ruta de retorno a tierra de regreso a la fuente del 74HC595, asegúrese de que la tierra sea sólida (menos de 100 mΩ) en el cableado. Asegúrese de que el registro de desplazamiento tenga una buena tapa de filtro.

Gracias por la respuesta. Probablemente cambiaré el registro de desplazamiento con un multiplexor más rápido con un tiempo de subida de alrededor de 20 ns y también usaré un STM32F4, por lo que definitivamente superaré los 30 MHz. Para su segundo punto, sí, intentaré tener un plano de tierra lo más ininterrumpido posible. ¿POR QUÉ subrayó la importancia de que el cableado sea inferior a 100 mΩ según el registro de turnos?
Porque con grandes corrientes de conmutación podría obtener ruido de modo común. Si el cable fuera de 2Ω y 5mAx8=40mA, entonces con varios LED encendidos podría crear una ligera diferencia de brillo para todos.
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