Separación del plano de tierra de PCB entre las secciones de potencia y analógicas de la placa

En este diseño he separado el plano de tierra del circuito de detección/control del circuito de alta potencia de 3-4 amperios. Este es un controlador actual.

  • Los planos de tierra se unen en las resistencias de detección y la señal de control.
  • La conexión a tierra analógica la proporciona un convertidor CC/CC común.
  • La tierra de alimentación es la tierra de la fuente de alimentación principal.

¿Hice esto correctamente?

imagen del diseño de la placa de circuito de dos capas para su revisión

Muy bien, rediseñé el tablero. Pude mantener todos menos un rastro en el plano inferior. También hay una zanja que separa algunas de las trazas de alta corriente del circuito de control.ingrese la descripción de la imagen aquí

Estoy usando un vertido de plano de tierra superior e inferior porque esta placa se fabricará con un revestimiento de cobre; Los componentes de orificio pasante montados en la parte superior solo se pueden soldar (bien) en la capa inferior. Ahora, esto crea islas de suelo en la capa inferior. Traté de colocar las vías cerca de donde terminan los componentes para que la ruta de retorno a tierra no se altere tanto.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Una preocupación que tengo es que uno de los rastros de una base BJT es más largo de lo que quiero... La alta impedancia de entrada lo hace vulnerable al ruido. No tengo suficiente experiencia haciendo tableros para saber si este es un mal diseño o no (se muestra a continuación)ingrese la descripción de la imagen aquí

Mucho depende de los detalles. En general, evito las devoluciones de puntos de estrella, ya que pueden causar más problemas de los que solucionan en algunas circunstancias. electronics.stackexchange.com/questions/185306/… Si agrega el esquema, el contexto será más claro.
Personalmente, nunca divido los planos de tierra porque tiende a crear problemas de emisiones radiadas. También puede empeorar los problemas de ruido si se implementa de manera deficiente. Lo importante es comprender cómo fluye la corriente en el plano de tierra y evitar colocar o enrutar señales analógicas sensibles cerca de donde fluyen corrientes altas. Tenga en cuenta que "sensible" significa alta impedancia y/o alta ganancia. Si la impedancia es baja o no se aplica ganancia, es posible que no sea una señal "sensible". Incluso una señal de derivación de mV no es TAN sensible.
OK, esto es lo que me confunde: ¿debería 'controlar' las rutas de retorno a tierra con enrutamiento en lugar de simplemente terminar todo directamente en el plano de tierra? ¿Las corrientes que terminan en el plano de tierra se difunden en el plano o simplemente encuentran la distancia más corta a la conexión a tierra de la fuente de alimentación?
La corriente encuentra la ruta de retorno de impedancia más baja. Pero, ¿adónde está volviendo? Eso es lo que tienes que entender. Las señales digitales enrutadas sobre un plano de tierra tendrán una alta densidad de corriente en el plano de tierra cerca de la traza. La densidad de corriente cae a medida que te alejas. Los suministros de modo de conmutación tienen una alta densidad de corriente desde la tapa de entrada hasta el inductor y la tapa de salida y también a través del diodo, si lo hay. Los motores con cualquier forma de control PWM pueden hacer que fluyan grandes corrientes. Pero siento que analizar ese camino actual es bastante sencillo. Esta pregunta se hace a menudo aquí. Busca otras respuestas.
En general, desea controlar las corrientes brindándoles una manera fácil de ir a donde quieran (baja impedancia). NO tratando de evitar que vayan a donde quieren (lo que aumenta la impedancia). Y luego evite enrutar las señales de la víctima en lugares donde el voltaje y la corriente cambian rápidamente.

Respuestas (2)

Usted está haciendo muchas preguntas aquí. Demasiados para responder a fondo. Por lo tanto, intentaré brindarle algunas pautas generales y sugerencias de diseño.

R. En los dos diseños que presenta, los planos de tierra analógico y digital no están lo suficientemente separados para ser efectivos. Toda la zona de conexión común es perjudicial. Desea que los aviones se conecten en un solo lugar. La posición de ese "lugar" en el PCB es importante. En general, la conexión de los planos debe realizarse mediante un puente de alambre o una resistencia de cero ohmios.

B. Por lo general, el mejor lugar para conectar A-Gnd y D-Gnd es donde ingresan a la PCB. En este caso, estaría cerca de su conector de borde. Sin embargo, dado que los puentes de cables son baratos, debe colocar varios puentes de conexión opcionales a lo largo del espacio divisorio entre los planos. Cuando tengas la placa completamente ensamblada, puedes jugar con las distintas posiciones de los puentes para ver cuál es la mejor. (Es posible que la posición de conexión óptima varíe según el modo de funcionamiento de sus circuitos).

C. El ancho del espacio AD-Gnd es importante. Los planos se acoplarán capacitivamente aunque sean coplanares. El resultado es que termina con un capacitor virtual entre las dos tierras que proporciona una ruta de conexión inadvertida a través de la cual pueden fluir las corrientes de tierra. Por lo general, hago espacios de al menos 0,125", pero a veces hasta 0,500 si tengo el espacio de PCB para hacerlo y la situación del ruido lo justifica. Puede probar este efecto en sus prototipos de PCB. Antes de soldar cualquier componente a la PCB , conecte un medidor LCR entre los dos planos de tierra y mida la capacitancia. Es probable que sea del orden de decenas o varios cientos de picofaradios. Tome nota de este valor. Cuando la placa esté completamente ensamblada y la haya probado suficiente para familiarizarse con sus niveles de ruido y rendimiento inherentes, conecte un condensador de valor similar al valor medido entre los planos de tierra. La cantidad de aumento de ruido que observa al hacerlo es aproximadamente igual a la cantidad de ruido aportado por la capacitancia entre planos "integrada" creada por la proximidad de los planos A y D Gnd. Este ejercicio le dirá si necesita ampliar aún más la brecha.

Los planos de tierra divididos generalmente se unen en la fuente de energía:

http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/46-06/staying_well_grounded.html

Esta disposición tiende a minimizar la diafonía de la señal de un plano al otro.

Separación del plano de tierra de PCB entre las secciones de potencia y analógicas de la placa
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v