Ci sono ragioni * non * per disporre di un piano di massa in rame su un PCB?


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Sto facendo un primo tentativo di progettare un PCB da zero. Sto pensando di utilizzare un processo di fabbricazione di un mulino a controllo numerico e sembra che con questo processo vorrei rimuovere il meno rame possibile. Un piano terra in stile rame-versato sembrerebbe essere un buon modo per affrontare questo vincolo.

Ma ho notato che relativamente pochi progetti di PCB hanno un piano di massa e anche quelli che li hanno spesso solo in aree specifiche della scheda. Perché? Ci sono ragioni per non avere un piano di terra in rame che copre la maggior parte di un PCB?

Nel caso sia rilevante, il circuito che sto progettando è una presa convertitore D / A a 6 bit. Di seguito è mostrato un primo taglio nel mio layout PCB (che non include un piano di massa).

Spina convertitore D / A a 6 bit


Avevo avuto l'impressione che ci volesse un mulino CNC abbastanza preciso (cioè costoso) per fare in modo affidabile PCB su un CNC.
rfusca,

Fare percorsi e fori in una macchina può ridurre i costi. Non l'ho mai usato per nient'altro che prototipi.
Rozon,

@rfusca - Ho usato due diversi mulini PCB. Non ho idea del costo, ma hanno una potenza molto bassa rispetto alle frese per metallo, hanno punte estremamente strette e ad alta velocità e hanno una gamma molto limitata nell'asse Z. Farlo con un generico mulino a controllo numerico è difficile, farlo con un router PCB è facile.
Kevin Vermeer,

@Kaelin - Questo è il tuo layout completo o ci sono più lati? Sembra che il pin 3 di J1 non vada da nessuna parte, e ci sono due vie misteriose, una tra R1 e J2 e una sotto il pin 1 di J1. Cosa sta succedendo con quelle tracce?
Kevin Vermeer,

@KevinVermeer - Sì, è il layout completo della scheda a singolo strato, ma è un'istantanea di ciò che era un work-in-progress. Quei due misteriosi "vias" sono marcatori pin 1 sullo strato di seta superiore. (La combinazione di colori è un po 'difficile da decifrare in questo piccolo snap a schermo.) Ho fatto questa scheda usando il CNC. Non ho provato a fare un piano di massa, ma ho lasciato alcune aree di rame sul tabellone per risparmiare un po 'di tempo. Ora mi sto allontanando da quella pratica, tuttavia, poiché rende la saldatura disordinata (perché non applico alcuna maschera di saldatura, e quindi il flusso tende a scorrere su quelle aree e la saldatura segue).
Kaelin Colclasure

Risposte:


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Gli aerei a terra in generale sono quasi sempre una buona cosa, ma se usati in modo errato possono effettivamente danneggiare la qualità della tua tavola.

Una tavola tipica come quella che hai qui avrebbe 1 strato dedicato per essere un getto di terra solo senza tracce. Tuttavia, sembra che tu voglia fare in modo che il tuo strato superiore abbia un getto di terra in modo da non dover rimuovere tutto quel rame extra. Fare un ground pour su uno strato con molte tracce non è affatto un piano di massa, piuttosto puoi considerarlo come una traccia di terreno con dimensioni variabili che corre attorno alla tua tavola. È difficile dire se danneggerà effettivamente l'integrità del segnale del progetto, ma posso dire con certezza che non fornirà lo stesso vantaggio di un piano di massa.

In genere quando vedo pannelli fresati come questo, il rame verrà lasciato scollegato sulle aree inutilizzate del pannello. Ciò offre il vantaggio di sapere che se si accorcia accidentalmente una linea verso il rame inutilizzato, non si ottiene un corto corto a terra che può uccidere alcuni circuiti integrati. Questo può anche essere un aspetto negativo, anche se il corto circuito accidentale verso un grosso pezzo di rame inutilizzato può trasformarsi in una bella antenna e raccogliere rumori di cui potresti avere difficoltà a cercare la fonte.

Mi rendo conto che la mia risposta potrebbe non essere una risposta diretta a ciò che vuoi sapere, ma è molto difficile prevedere quale configurazione sarà la migliore per te. Ma, se fosse il mio progetto, andrei avanti e lascerei semplicemente il rame in più sulla scheda, ma lo lascerei scollegato da tutto.


Questo è esattamente il tipo di consiglio pratico che speravo ... Grazie! Non ho visto alcun PCB precedentemente fresato e non ero sicuro dell'opportunità di lasciare semplicemente il rame extra scollegato.
Kaelin Colclasure,

Per quanto riguarda le schede che vedi che hanno un getto di rame in una piccola sezione della scheda, di solito si tratta di anelli di protezione che impediscono essenzialmente al rumore ad alta frequenza di passare da una parte all'altra. Questi anelli di guardia sono anche generalmente legati al piano terra attraverso molte vie.
Kellenjb,

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Gli induttori a nucleo d'aria non devono essere utilizzati con il loro flusso che passa attraverso un piano di massa; in caso contrario il piano di massa si comporta come un trasformatore parassita con una virata in corto.

Ho dovuto occuparmene con un design scadente realizzato da un appaltatore e non è stato divertente.


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Come qualcuno che sta imparando il PCB design ora, piccoli frammenti di esperienza delle persone del genere sono inestimabili!
Mark K Cowan,

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Come diceva Kellenjb, i piani di terra e i versamenti di terra sono quasi sempre una buona cosa.

Finora, ho riscontrato solo due situazioni per evitare di mettere un getto di terra o un piano di terra su un PCB (nessuno dei quali si applica ai convertitori D / A):

  • Trasmettitori RF, in particolare: nessun piano di massa vicino alle "antenne PCB" spesso utilizzate per RFID. a b c
  • Lampade CCFL: "il piano di massa non deve essere posizionato sotto o vicino al lato flottante dell'alta tensione" ( IRS2552D ); "gli aerei di terra ... dovrebbero essere sollevati di almeno 1/4" nell'area dell'alta tensione "- Jim Williams, LTS AN65 (immagino che ciò sia vero per altri sistemi ad alta frequenza e alta tensione come altri tipi di lampade fluorescenti e bobine Tesla)

Un possibile terzo caso sono i sensori tattili capacitivi (CapTouch, CapSense, ecc.). Alcune persone mettono i piani di massa sotto i sensori, altri ritagliano il piano di terra sotto i sensori. Non mi è chiaro in che modo sia complessivamente migliore.


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Il piano di massa deve essere eliminato per tensioni elevate, ad es. alimentazione per soddisfare le regole di scorrimento e di sicurezza per la sicurezza.

Un piano continuo su un lato che non è adattato da un'area di dimensioni simili sull'altro lato porta alla deformazione della scheda a causa della tensione fornita dal rame.

I pezzi di rame non collegati fungono da antenne e possono aumentare il rumore nel circuito. Di solito è meglio eliminarli se non riesci a collegarli a terra.

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