Señal de CA y plano de tierra con otro rastro que pasa entre ellos: ¿es esto malo?

Al aprender a reducir las emisiones EMI de un circuito, aprendí la importancia de un plano de tierra, ya que permite que el retorno de corriente de una señal de CA en una capa adyacente fluya directamente debajo de la traza de esa señal, debido a ese camino de retorno. tener la inductancia más baja debido al área de bucle más pequeña, lo que también reduce la EMI.

Lo que ahora me pregunto es, ¿qué pasa si algo se interpone entre las dos capas en cuestión? En particular, ¿qué sucede si tengo un plano de potencia o trazas de potencia entre mi traza de señal y el plano de tierra que permite su retorno de corriente?

Aprendí que la corriente de retorno puede, de hecho, (confusamente) saltar entre los planos de tierra y energía por cualquier condensador de desacoplamiento en el camino. Ver aquí _ Esto no suena muy ideal, por lo que estoy considerando no tener un avión de energía en absoluto, y en su lugar, simplemente ejecutar rastros de energía donde los necesito. Sin embargo, me pregunto si sucederá algo malo si ejecuto un seguimiento de energía en una capa entre una señal de CA y su ruta de retorno. Considere este ejemplo, crudamente representado:

Apilamiento de PCB

En primer lugar, ¿la presencia de la línea eléctrica (amarilla) interrumpirá la ruta de retorno de corriente representada?

Y en segundo lugar, quizás lo más preocupante, el rastro de energía amarillo viaja directamente a través del "bucle" formado entre mi rastro (rojo) y su ruta de retorno actual en la capa GND, presumiblemente luego está sujeto al campo resultante (¿electromagnético?) que ocurre dentro de este bucle. ¿Entonces ese campo inducirá corrientes de CA adicionales en la traza de energía?

¿O hay una mejor manera de enrutar la energía? ¿Debería enrutarla solo en las capas superficiales y tener las capas internas solo como GND?

El único problema es que el trazo rojo puede acoplarse al trazo amarillo. Si se cruzan en ángulo recto será mínimo. Si la capa de potencia es un plano de potencia, entonces es básicamente tan bueno como un plano de tierra.
@mkeith si el rastro amarillo fuera realmente ancho, ¿afectaría esto a la ruta de retorno? Como su cobre bloquearía el campo del rastro de la señal roja para que no alcance el plano GND en una parte, ¿la ruta de retorno aún "sabría" a dónde ir, para mantenerse cerca del rastro de la señal roja?
Si son trazas que se cruzan en ángulo recto, efecto mínimo. Las líneas de campo eléctrico viajarán a través del trazo amarillo algo verticalmente.

Respuestas (2)

Un plano de potencia es un plano de referencia tan bueno como un plano de tierra, y servirá como plano de referencia/ruta de retorno para su capa de señal adyacente, ya que es una tierra de CA tan buena como el plano de tierra, por lo que no hay motivo para hacer las circunvoluciones de enrutamiento que describe.

Solo mientras haya condensadores de desacoplamiento entre el plano de alimentación y tierra en ambos extremos de la señal, ¿verdad? Si las corrientes de retorno quieren viajar en el plano de potencia, necesita "saltar" allí desde tierra a través de un capacitor de desacoplamiento, y luego "saltar" de regreso a través de otro en el otro extremo, ¿es correcto?
@beammy: no, consulte las Figuras 10-34 y 10-35 de Ingeniería de compatibilidad electromagnética junto con el texto adjunto en la sección 10.7.1

Para tableros con muchos requisitos de enrutamiento de alta frecuencia, el problema se resuelve usando más capas y asignando más de ellas para que sean planos de tierra. Por ejemplo, un tablero de 6 capas puede usar una acumulación como esta:

  1. capa de enrutamiento de superficie
  2. capa base de referencia para 1 y 3
  3. capa de enrutamiento interna
  4. plano de potencia (puede estar segmentado si hay más de un riel de voltaje)
  5. capa base de referencia para 6
  6. capa de enrutamiento de superficie

Con dicho esquema, el espacio entre las capas 1-2, 2-3 y 5-6 se selecciona de modo que la traza de impedancia al plano de tierra de referencia pueda controlarse de acuerdo con los requisitos. Para la simetría de apilamiento, el espaciado 4-5 a menudo se iguala al espaciado 2-3. El espaciado 3-4 se hace al menos tres o más veces más grande que los otros espacios y se convierte en el núcleo predominante del tablero terminado y normalmente se ajusta para llegar al grosor total deseado del tablero.

La mayoría de los talleres de fabricación de tableros pueden personalizar el espaciado de las capas para satisfacer las necesidades calculadas para un diseño de diseño de tablero determinado. Sin embargo, dado que muchos lectores aquí son ingenieros que se ocupan de la fabricación de placas de bajo volumen o aficionados que buscan el costo más bajo, es necesario preguntar al taller de prototipos de PCB qué apilamientos estándar tienen ANTES de comenzar su diseño de diseño. A continuación, utilice esos números cuando calcule los anchos de trazo para lograr la impedancia de trazo necesaria para los planos de referencia. Tenga en cuenta que no todos los talleres de prototipos usan el mismo apilamiento de capas, así que tenga en cuenta que un diseño controlado por impedancia de seguimiento para un taller puede no funcionar correctamente si la producción se traslada a otro taller que usa números diferentes en su apilamiento predeterminado.

Cuando se utiliza un diseño de apilamiento en particular, es una muy buena idea incluir un dibujo de fabricación con la garantía del material gráfico de la placa que indique explícitamente los espacios de apilamiento. Además, si está en el campamento de bajo volumen y está utilizando uno de los diversos servicios de prototipo o PCB por lotes, intente evitar las tiendas que ignoran su dibujo de fabricación. Un taller decente observará y considerará su dibujo y le dará retroalimentación si no puede proporcionar sus requisitos de sus selecciones de apilamiento estándar.

Señal de CA y plano de tierra con otro rastro que pasa entre ellos: ¿es esto malo?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v