Corrientes de retorno para dos tableros laterales y preguntas de corriente de retorno

Tengo algunas preguntas, estas son no estoy seguro:

He diseñado una placa que tiene un diseño clásico de PCB de 2 lados. La frecuencia no es un gran problema para mí, pero con ESD mi CPU se reinicia sola. (Reloj de CPU 20 Mhz y algunas líneas de transferencia de datos a 10 Mhz, 2 Mhz, 400 Khz)

  1. ¿Cómo funciona el retorno de corriente para PCB de dos caras? Todo está bien para PCB de 4 capas con GND o Pwr sólido, pero ¿cómo puedo diseñarlo para una PCB de dos caras para evitar la formación de EMI debido a las corrientes de retorno?

  2. Si uso condensadores de desacoplamiento 0603 smd en lugar de condensadores de desacoplamiento 0805 smd, ¿hace alguna diferencia?

  3. No pude entender algo con esta imagen para las corrientes de retorno. Esto es Signal/Pwr-Gnd/Pwr-Gnd/Signal Design. El punto de que no podía entender qué significa decir "Retorno de corriente en la superficie superior de la capa" o "Retorno de corriente en la capa de la superficie inferior". ¿No es ese el mismo lugar, superficie llena de GND?

De hecho, no pude entender la capa 2 y la capa 3. ¿Qué superficie está llena de Gnd o Pwr/Gnd? (Perdón por esta pregunta fácil). ¿Y cómo pasa la corriente desde la superficie inferior de la capa 2 a la superficie superior de la capa 2? Puedo ver que la corriente va de Layer3 a Layer2 por via. Pero, ¿cómo viaja entre las superficies?

Editar 1

Mi PCB es complejo para el diseño de un lado. También tengo que usar el lado 2, por lo que no puedo asignar un lado para tierra firme. Quiero aprender acerca de estas corrientes que regresan. Tengo algunos rastros de datos que manejarán transferencias a 16 Mhz. ¿Cómo puedo diseñar caminos de regreso para estos? ¿Tengo que preocuparme por ellos? ¿Cuál es el diseño perfecto para mi tablero de dos caras para estas corrientes de retorno? Como dije, no puedo asignar todo el lado al suelo. ¿Y cuál es el diseño perfecto para mi GND y VCC? ¿Enormes piezas de GND bajo rastros de datos de alta velocidad o solo rastros de GND? De hecho, no estoy seguro de cómo diseñar Vcc y GND de la mejor manera.

Editar 2

Este es mi diseño de PCB. Creo que tiene errores de diseño. ¿Cuáles son estos, en tu opinión? La roja es la capa superior, la azul es la inferior.

LA CAPA SUPERIOR

CAPA INFERIOR

He censurado algunas partes con amarillo. Así que no te preocupes por ellos. Gracias por la ayuda.

¡Hola, bienvenido a Ingeniería Eléctrica! Por favor, no haga varias preguntas en una sola pregunta, en lugar de eso, simplemente agregue varias preguntas usando el botón "Hacer pregunta" en la parte superior derecha.
si su CPU se reinicia con ESD, mire de cerca la ubicación de su capacitor en la línea de reinicio. Debe colocar este condensador lo más cerca posible de la CPU. Y si no tienes capacitor en la línea de reset agregalo
Por favor sea más claro con sus preguntas.
¿Podría compartir dónde obtuvo la imagen con las corrientes de retorno? Parece interesante.

Respuestas (2)

1.- La conexión a tierra para PCB de 2 capas es un punto realmente difícil. Si no puede usar la capa inferior para un plano GND, debe usar cuadrículas de tierra. Con esta técnica, desea crear una cuadrícula de suelo en la capa inferior. Funcionará como un plano de tierra. Es una técnica difícil de explicar en este post.

2- Depende, pero es probable que el capacitor 0603 tenga un ESR más bajo y un ESL más bajo.

3- Hay que tener en cuenta el "efecto piel" para alta frecuencia. A esta frecuencia, la corriente fluye solo en la superficie del conductor. Es por eso que puedes considerar el "lado inferior (o el lado superior) de la tercera capa" o el "lado superior (o lado inferior) de la segunda capa". Es una forma desordenada de hablar.

Respecto a la imagen a la que te refieres. Probablemente la segunda capa sea tierra y la tercera capa sea un Poder, pero no lo sabemos. Sabemos que son planos y la corriente de retorno fluye en el plano más cercano, independientemente de que sea tierra o potencia.

Si lo prefieres puedes simplificar la imagen con esto:

corriente de retorno en la superficie superior de la capa 2 = corriente de retorno en la capa 2 corriente de retorno en la superficie inferior de la capa 3 = corriente de retorno en la capa 3

Lo que digo a continuación no considera fenómenos como una capa de PCB de cobre plana que transmite RF, también conocida como una antena de parche. Esa es otra historia...

Haga su tablero de 2 capas con un plano de tierra conectado a 0V en el lado sin componentes. Reducirá drásticamente los problemas con el reinicio de chips porque el condensador de reinicio de la CPU (suponiendo que tenga uno) se mantendrá firmemente en el mismo potencial de 0 V que su CPU (ejemplo). Es posible que ESD no produzca grandes corrientes, pero puede generar voltajes de "tierra" en pistas de varios cientos de milivoltios. Esto se debe a que la pista tiene inductancia. Un plano de tierra es la resistencia más baja y la inductancia más baja de 0 V que puede producir en una placa de circuito.

0603 versus 0805 no será un problema en su diseño, pero puede ser un problema en circuitos de RF de muy alta frecuencia. Una tapa más grande tendrá más autoinducción, por ejemplo.

La corriente de la señal de retorno siempre explotará la ruta de inductancia/resistencia más baja que esté disponible y eso significa que refleja la corriente de la señal directa en el plano de tierra, por lo que el bucle de inductancia de las corrientes directa y de retorno es mínimo: la inductancia tiene que ver con la forma y el área. - cuanto menor sea el área, menor será la inductancia.

@ user22165 Creo que si puede publicar un diagrama de circuito, podríamos ayudarlo más. Tener pistas en el lado del plano de tierra no es ideal, pero tampoco es una regla que no se puede romper, pero se debe tener cuidado y es imposible dar consejos sin generalizar todo tipo de escenario, por lo que un circuito ayudará mucho.
Ok, agregaré uno que he enfrentado con problemas de EMI. Así que puedes dar algunos consejos útiles al respecto. Gracias a ti.
He agregado mi diseño de PCB.
@user22165 Era el diagrama de circuito que quería ver, sin embargo, puedo ver que este es un diseño complejo e inmediatamente me di cuenta de que debería ser una PCB de 4 capas con un buen plano de tierra sólido en una de las capas intermedias. Si aún desea buscar una placa de 2 capas, está bien, pero es posible que nunca obtenga el rendimiento de ESD/RFI/EMC que necesita. Quería aconsejar sobre los circuitos en sí, pero los diseños me han dicho bastante.
Corrientes de retorno para dos tableros laterales y preguntas de corriente de retorno
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