Estoy diseñando una PCB de 4 capas con la siguiente acumulación: Signal Top, Ground Plane, Power Plane, Signal Bottom.
Esta es la primera PCB que hago así, que incluye un SMPS ruidoso con una frecuencia de conmutación de 600 KHz, así como un uC de 32 MHz y un módulo inalámbrico de 2,4 GHz. Deseo aislar el ruido de los diferentes bloques y evitar que interfiera en otro bloque, por ejemplo, los ruidos SMPS y uC no deben interferir con el módulo inalámbrico. Para eso, estoy dividiendo el plano de potencia en tres áreas cerradas, una para cada voltaje (SMPS genera 5.0V y 3.3V y 5.0V desde un regulador lineal muy pequeño de 50mA para el sistema de encendido auxiliar), pero mantén el suelo. plano sin partir y cubriendo todo el tablero. Los bloques SMPS, uC y del módulo inalámbrico están separados entre sí en la placa.
Las preguntas son:
Tengo entendido que un lugar de tierra siempre debe estar por debajo o por encima de la señal y los rastros de energía para minimizar los bucles y reducir la EMI generada por la placa. Además, SI los diferentes bloques ya están separados físicamente en el tablero, sus corrientes de retorno fluirían en el plano de tierra no dividido sin interferir entre sí. ¿Es eso correcto? Pero también leí sobre dividir el plano de tierra en zonas, una para cada subsistema y conectar estos diferentes bloques en un solo punto (conexión en estrella). ¿Cuál es mejor y por qué?
¿Este arreglo dividido ayudaría con el ruido que viaja entre los módulos?
Si tiene múltiples voltajes de alimentación y una placa de 4 capas, no tiene muchas opciones. Tienes que entregar diferentes voltajes a las diferentes cargas. Ya sea que reduzca o aumente el ruido tiene mucho que ver con los detalles de cómo lo presenta, no es posible dar una respuesta general a esta pregunta. Es mejor verlo como si tuvieras que dividir tu plano de poder --- ¿cuál es la mejor manera de hacerlo?
¿El verter cobre molido en los lados superior e inferior ayudaría a reducir el ruido EMI externo a la placa?
Puede, si proporciona varias vías para conectar el área de tierra de la capa exterior al plano de tierra. También hará feliz a su proveedor fabuloso porque reducirá la cantidad de cobre que tienen que grabar para hacer su tablero.
Tenga cuidado de acercar demasiado la tierra de la capa externa a sus trazas de 2,4 GHz porque si está más cerca de, digamos, 5 anchos de traza, cambiará la impedancia característica de su línea de impedancia controlada.
¿Sería mejor dividir también el plano de tierra (y NO verter tierra en los lados superior e inferior para evitar un bucle) y conectarlo en forma de estrella? Escuché que es mejor mantener el plano de tierra completo, pero todos parecen tener su propia versión.
Respuesta corta: no.
Si presta especial atención a cómo divide el plano de potencia y si su circuito lo exige, entonces hay casos en los que puede mejorar las cosas.
Pero si quiere una sola respuesta de alguien que no sabe casi nada sobre el circuito que está diseñando, entonces la mejor respuesta es no dividir el plano de tierra.
Una cosa más a tener en cuenta
Su pila es señal-tierra-potencia-señal. Con divisiones en el plano de potencia.
Cuando enruta en la capa inferior, intente no cruzar las divisiones en el plano de potencia, porque esas trazas de la capa inferior en realidad utilizarán la red de potencia, no la tierra, como la ruta de retorno para los componentes de alta frecuencia de la señal.
Además, tenga cuidado con las señales (de alta velocidad) que saltan de la capa superior a la inferior, porque esto también requerirá una transición de la corriente de retorno de la red eléctrica a la red de tierra. Esta corriente de retorno probablemente pasará a través del capacitor de desacoplamiento más cercano, por lo que lo segundo mejor es colocar un capacitor de desacoplamiento cerca de cada lugar donde la corriente de retorno deba cruzar entre planos. (Lo mejor es no cruzar entre planos en absoluto).
Editar
Me estoy asegurando de que todas las señales de HF no crucen divisiones, pero hay algunas pistas de CC que inevitablemente las cruzan. ¿Puede ser eso un problema?
Piense en esto: cuando dice que es una pista de CC, ¿quiere decir que el voltaje no cambia o la corriente no cambia? Los cambios actuales son los que causan problemas al ejecutar una división. (Los cambios de voltaje son un problema solo porque generalmente causan cambios de corriente)
Entonces, depende de si está hablando de una señal de "CC", como una línea de habilitación para una fuente de alimentación que se enciende una vez en el arranque y luego se deja con el mismo voltaje para siempre, o una vía de alimentación para algún riel adicional que no estaba No vale la pena hacer una división.
Una señal de control de CC no será un problema.
Si se trata de una señal de alimentación con una corriente de carga variable, puede solucionar el problema desacoplando los condensadores. Un condensador de desacoplamiento permite que los cambios de alta frecuencia de la corriente pasen por el camino corto a través del condensador en lugar del camino largo a través de la pista.
Jesús Castaño
Reuven
Reuven