Implementazione della traccia di protezione / anello nella progettazione PCB

Ho letto qua e là alcuni articoli sulla traccia / anello della protezione del pcb. Ma nessuno di loro ha discusso su come impiantarlo correttamente. Quello che ho potuto trovare sono state alcune foto e confronti che al momento non mi possono aiutare!

Quello che vorrei sapere è come posso rendere il seguente circuito più a prova di dispersione di corrente (Nel caso del progetto, so che il materiale PCB e SIR giocano una regola importante).

Il circuito fornirà fino a 30 V attraverso resistori e ogni resistenza è collegata al condensatore. Ciascun condensatore viene quindi collegato a una matrice di commutazione e infine l'uscita singola dalla matrice di commutazione viene collegata a un picoammetro per misurare la corrente di dispersione dei condensatori.

Mi chiedo se dovrei preoccuparmi della corrente di dispersione nel circuito o no! In tal caso, come posso migliorarlo?

Questo è il mio circuito di prova:

Sto pensando di collegare i condensatori semplicemente tramite filo al circuito, ovvero un perno del condensatore saldato da un filo nel piccolo circuito che ho progettato, e l'altro perno anche con un filo saldato allo schermo BNC che va al picoammetro ed è in comune con la sorgente di tensione (SMU)

Un anello di protezione viene tradizionalmente utilizzato per proteggere i nodi ad alta impedenza in un circuito dalle correnti di dispersione superficiale. L'anello di protezione è un anello di rame azionato da una sorgente a bassa impedenza alla stessa tensione del nodo ad alta impedenza. Questo sarebbe in genere il pin di ingresso di un amplificatore operazionale.

Ecco un esempio di un classico layout di ring di guardia per un amplificatore operazionale in metallo dell'AN-241 di National Semi :

Ed ecco un esempio di come sarebbe collegato, dalla rivista Analog Dialogue di Analog :

La caratteristica chiave è che l'anello di protezione è collegato a un nodo che sarà guidato alla stessa tensione del nodo ad alta impedenza da proteggere, ma con un'impedenza della sorgente molto più bassa.

Si noti che non tutti i siti Web dei fornitori sono uguali. AN1258 di Microchip consiglia di utilizzare la rete ad alta impedenza per creare un anello di protezione attorno alle reti a bassa impedenza --- non farlo.

Ora al tuo caso specifico. Mentre il lato non guidato del condensatore non è strettamente un nodo a bassa impedenza, poiché l'amperometro stesso dovrebbe fornire un percorso di impedenza abbastanza basso verso terra durante la misurazione, continuerà a causare errori di misurazione se una corrente dovesse tentare di raggiungere la terra attraverso quel nodo invece che da un altro percorso. Non sarebbe male aggiungere un anello attorno al nodo in questo modo:

A differenza di un'altra risposta, non includerei il lato pilotato del condensatore all'interno dell'anello, poiché si tratta di un nodo a bassa impedenza, essendo guidato a una tensione abbastanza alta. Tuttavia, hai indicato che la rete in questione non si trova nemmeno fisicamente sul PCB, quindi questo consiglio è ampiamente discutibile. Essendo la rete ad alta impedenza che galleggia sostanzialmente nell'aria, dovrebbe essere ben protetta dalle perdite in ogni caso.

L'alimentatore è DC. Hai scritto che misurerai l'output con un picoammeter. Ciò implica che la tua corrente è nell'intervallo pA. L'anello di protezione che protegge il circuito ad alta impedenza non è una cattiva idea. Quindi, qual è l'alta impedenza nel tuo schema e cosa no? Ingresso Picoammeter, sicuramente è ad alta impedenza. Alimentazione a 12V, sicuramente no.

Ecco come lo farei. Si noti che l'anello corre tra i pin di R1, tra i pin di S2, tra i pin del picoammetro:

A cosa collegare l'anello? L'anello di protezione deve avere un percorso a bassa impedenza verso terra. L'approccio migliore è avere l'anello di protezione approssimativamente alla stessa tensione del segnale, che l'anello protegge. In questo modo, la perdita tra il segnale e l'anello sarà piccola, perché la differenza di tensione tra loro è piccola. A volte, il collegamento dell'anello a GND funziona. A volte, hai bisogno di un amplificatore di guardia (cercalo).

-Nick

I metodi PS per ridurre le dispersioni in corrente continua sono diversi da quelli per combattere le EMI condotte o irradiate.

Si prega di utilizzare il seguente link per questo scopo:

CAPITOLO 12: PROBLEMI DI PROGETTAZIONE DELLA SCHEDA DI CIRCUITO STAMPATO (PCB)

Questo sarà molto utile per te.

L'anello di protezione non è (in qualche modo) necessario. Per motivi EMI non si desidera eseguire segnali o alimentare vicino al bordo del piano di massa. Se il segnale è stato instradato (su un livello diverso) fino al bordo del piano terra, esiste la possibilità che EMI schizzi fuori dal lato. Semplicemente non instradando quel segnale fino al limite è possibile ridurre drasticamente l'IME che viene sputato. Dimentico l'esatta distanza dal segnale al bordo del piano di massa, ma si trova da qualche parte nelle vicinanze di 0,050 pollici.

Ovviamente, questo fa meravigliarsi di cosa fare con quei 0,050 pollici senza niente dentro. Quello che fanno alcuni progettisti di PCB, incluso me, è mettere una traccia di terra attorno al perimetro del piano di terra e quindi legare quella traccia al piano usando via approssimativamente ogni 0,25 ". Non credo onestamente che questo migliora le cose semplicemente gap, ma in teoria sembra buono, non fa male alle cose e almeno fornisce un buon promemoria per non indirizzare i segnali lì.

I livelli di potenza dovrebbero essere eseguiti in modo simile, in quanto dovrebbero essere tirati indietro dal bordo del piano terra. Vado avanti e metto un anello di terra sullo strato del piano di potenza e lo lego a terra come prima. Come per gli strati di segnale, fornisce un buon modo per "ritirare automagicamente" il piano di potenza.

Questo metodo non si applica ai PCB che non hanno un piano di massa. Mettere un anello di terra attorno a un simile PCB potrebbe peggiorare le cose, non meglio, se quell'anello finisce per trasportare corrente.

Non credo che questo farà nulla per le perdite, sebbene l'IME funzioni in entrambi i modi. Qualsiasi circuito che irradia EMI può anche ricevere EMI. Quindi da questo punto di vista potrebbe rendere il tuo progetto più tollerante alle interferenze EMI esterne.