Implementación de rastreo/anillo de protección en el diseño de PCB

Un anillo de protección se usa tradicionalmente para proteger los nodos de alta impedancia en un circuito de las corrientes de fuga superficiales. El anillo de protección es un anillo de cobre impulsado por una fuente de baja impedancia al mismo voltaje que el nodo de alta impedancia. Este sería típicamente el pin de entrada de un amplificador operacional.

Aquí hay un ejemplo de un diseño de anillo de protección clásico para un amplificador operacional de lata de metal del AN-241 de National Semi :

Y aquí hay un ejemplo de cómo se conectaría, de la revista Analog Dialogue de Analog :

La característica clave es que el anillo de protección está conectado a un nodo que será alimentado al mismo voltaje que el nodo de alta impedancia que se protege, pero con una impedancia de fuente mucho más baja.

Tenga en cuenta que no todos los sitios web de proveedores son iguales. AN1258 de Microchip recomienda usar la red de alta impedancia para crear un anillo de protección alrededor de las redes de baja impedancia; no haga esto.

Ahora a su caso específico. Si bien el lado no accionado de su capacitor no es estrictamente un nodo de baja impedancia, dado que el amperímetro en sí debe proporcionar una ruta de impedancia bastante baja a tierra cuando está midiendo, aún causará errores de medición si alguna corriente intenta llegar a tierra a través de ese nodo en lugar de por otro camino. No estaría de más agregar un anillo alrededor del nodo como este:

A diferencia de otra respuesta, no incluiría el lado accionado del condensador dentro del anillo, ya que es un nodo de baja impedancia, que se conduce a un voltaje bastante alto. Sin embargo, ha indicado que la red en cuestión ni siquiera está ubicada físicamente en la PCB, por lo que este consejo es en gran medida discutible. Dado que la red de alta impedancia está básicamente flotando en el aire, debe estar bien protegida contra fugas en cualquier caso.

Su fuente de alimentación es CC. Escribiste que medirás la salida con un picoamperímetro. Eso implica que su corriente está en el rango de pA. El anillo de protección que protege el circuito de alta impedancia no es una mala idea. Entonces, ¿qué es alta impedancia en su esquema y qué no lo es? Entrada de picoamperímetro, ciertamente es de alta impedancia. Fuente de alimentación de 12V, ciertamente no lo es.

Así es como lo haría. Observe que el anillo corre entre los pines de R1, entre los pines de S2, entre los pines del picoamperímetro:

¿A qué conectar el anillo? El anillo de protección debe tener un camino a tierra de baja impedancia. El mejor enfoque es tener el anillo de protección aproximadamente al mismo voltaje que la señal que protege el anillo. De esa forma, la fuga entre la señal y el anillo será pequeña, porque la diferencia de voltaje entre ellos es pequeña. A veces, conectar el anillo a GND funciona. A veces, necesita un amplificador de guardia (búsquelo).

-Mella

PS Los métodos para reducir las fugas de CC son diferentes de los utilizados para combatir las EMI conducidas o radiadas.

El anillo de protección no es (algo) necesario. Por razones de EMI, no desea ejecutar señales o energía cerca del borde del plano de tierra. Si la señal se enrutó (en una capa diferente) hasta el borde del plano de tierra, entonces existe la posibilidad de que la EMI salga a chorro por el costado. Simplemente no enrutando esa señal hasta el borde, puede reducir drásticamente la EMI que se escupe. Olvidé la distancia exacta desde la señal hasta el borde del plano de tierra, pero está en el vecindario de 0.050 pulgadas.

Por supuesto, esto hace que uno se pregunte qué hacer con esas 0,050 pulgadas sin nada. Lo que hacen algunos diseñadores de PCB, incluyéndome a mí, es poner un rastro de tierra alrededor del perímetro del plano de tierra y luego vincular ese rastro al plano usando vías aproximadamente cada 0.25". Sinceramente, no creo que esto mejore las cosas con solo tener eso. gap, pero parece bueno en teoría, no daña las cosas y al menos proporciona un buen recordatorio para no enrutar las señales allí.

Las capas de energía deben hacerse de manera similar, en el sentido de que deben retirarse del borde del plano de tierra. Sigo adelante y coloco un anillo de tierra en la capa del plano de potencia y lo ato a tierra como antes. Al igual que con las capas de señal, proporciona una buena manera de hacer retroceder "automágicamente" el plano de potencia.

Este método no se aplica a las PCB que no tienen un plano de tierra. Poner un anillo de tierra alrededor de una PCB de este tipo podría empeorar las cosas, no mejorarlas, si ese anillo termina transportando corriente.

No creo que esto haga nada por las fugas, aunque EMI funciona en ambos sentidos. Cualquier circuito que irradie EMI también puede recibir EMI. Entonces, desde esta perspectiva, podría hacer que su diseño sea más tolerante a la interferencia EMI externa.

Utilice el siguiente enlace para este fin:

CAPÍTULO 12: PROBLEMAS DE DISEÑO DE LA TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO (PCB)

Esto te será muy útil.