Anello di massa: buono o cattivo?


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Ecco due percorsi:

primo instradamento

secondo instradamento

Che è migliore? Da un lato, il primo è negativo perché l'anello di massa è una bobina a un giro, quindi apparirà la corrente di induzione. D'altra parte, il secondo è negativo perché il potenziale nei punti opposti del piano di massa differirà quando la corrente è grande. Non ho capito bene.

emc  routing 

Risposte:


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L'anello diviso è preferibile. Un anello che gira fino in fondo si comporta come un'antenna ad anello o può agire come un avvolgimento chiuso di un trasformatore. L'antenna ad anello può irradiare o captare interferenze elettromagnetiche e se funge da avvolgimento del trasformatore primario, i circuiti attorno al microcontrollore al centro possono agire da avvolgimento secondario e subire l'influenza.

Tuttavia, i migliori aerei al mondo non risolveranno tutti i problemi. Da qualche parte, devi attraversare elettricamente il confine con i tuoi segnali (tranne se stai usando fotoaccoppiatori). L'intera idea di dividere la tua tavola in un'area pulita e sporca ha senso solo se hai i driver per i segnali sporchi anche sull'area sporca. Pertanto, è importante considerare l'aspetto delle interfacce tra le aree pulite e sporche. Se, ad esempio, si guida il segnale dall'interno della propria area pulita e si fa ritornare il terreno all'esterno, non si vince nulla. La tua idea funzionerà solo se il segnale "caldo" e il percorso di ritorno non formano un ciclo su una vasta area come questa (non importa se l'anello è diviso o no):

Cattiva idea, autista

Ecco perché questo esempio è una cattiva idea: considera The Return Path tm . Nota l'anello gigante attraverso cui attraversa la corrente e, soprattutto, nota come la sporcizia viene trascinata nel cuore dell'area pulita:

  • Aumento dell'output Loop_Hi_Driver_Clean

  • Riduzione dell'uscita Loop_Lo_Driver_Clean

Con un driver esterno all'esterno (terreno sporco), si ha un piccolo segnale di guida che attraversa le aree tra il microcontrollore e il driver e il segnale di corrente più elevata sarà costretto a rimanere nel circuito all'interno dell'area sporca. Lo svantaggio è un certo rimbalzo tra le tensioni di terra locali sul microcontrollore e il driver, ma queste possono essere mantenute piccole quando vengono utilizzati condensatori di bypass appropriati ovunque ci si aspettino picchi o transitori veloci e al terminale di ingresso.

Driver in uscita

Ora, i circuiti creati dalla corrente "sporca" sono piccoli e, soprattutto, rimangono dove appartengono. Sembrano così per ...

  • ... aumentando l'output Loop_Dirty_Hi

  • ... e basso Loop_Dirty_Lo

(I loop sono mostrati solo per i transitori durante la guida di carichi capacitivi. Naturalmente, dall'ingresso devono essere fornite grandi correnti CC, ma non danneggeranno tanto in termini di EMI e l'unica cosa di cui preoccuparsi per diversi i terreni locali del microcontrollore e del terminale driver / uscita sono la resistenza in rame CC dell'alimentazione e delle reti GND.)


Che risposta incredibile! Ecco di cosa tratta questo sito. Grazie per questo. Le immagini lo hanno reso molto intuitivo da capire! Ho solo una piccola domanda: consiglieresti di avere un terreno 'sporco' separato ogni volta che ho segnali che vanno fuori bordo? Anche se i segnali non sono ad alta corrente e semplicemente qualcosa come SPI ecc.
Saad

@Saad - Le planimetrie sono spesso raccomandate nelle note applicative come cura di qualsiasi problema EMI, che non lo sono. Suddividere i piani di massa come in questo esempio (sporco / pulito) può essere un'opzione per impedire che correnti intense (picchi) scorrano attraverso una parte del circuito che condiziona il segnale del sensore. Tuttavia, per un'interfaccia (come SPI), è possibile introdurre il rimbalzo a terra; quindi, in questo caso, un buon percorso a bassa induzione per alimentazione, segnali e terra sarebbe probabilmente la scelta migliore. È davvero diverso se si guidano solenoidi, condensatori di grandi dimensioni o un'interfaccia.
zebonaut,

Grazie! Quindi, per una buona circuità induttiva bassa per la fornitura e la terra, scelgo un piano vcc e di terra su una scheda a 4 strati. Per ridurre l'induttanza dei segnali dovrei usare brevi tracce? E, naturalmente, il disaccoppiamento corretto sui pin di alimentazione / terra.
Saad,

@Saad - praticamente come dici tu. Puoi persino distribuire i tuoi segnali in maniera controllata dall'impedenza (ovvero linee di strip), ma questo farebbe saltare questo filo su come usare piani di terra separati.
zebonaut,

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@Saad - Qualche ulteriore lettura: analog.com/library/analogdialogue/archives/43-09/… (Buona relazione sull'applicazione di piani di terra, layout di protezione e controllo di impedenza)
zebonaut

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Questa potrebbe essere una soluzione:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Migliora la tua seconda opzione in quanto mantiene i collegamenti al connettore di alimentazione il più corti possibile, dato il posizionamento dei connettori di segnale.

La tua prima opzione potrebbe non essere poi così male. Probabilmente avrai un flusso di corrente simile a quello qui: potenza e percorso di ritorno nella parte superiore e una coppia nella parte inferiore. Avresti un ciclo solo se il tuo potere andasse verso l'alto e il percorso di ritorno verso il basso. E anche in questo caso l'interferenza sarà limitata a meno che non si eseguano correnti elevate ad alte frequenze. In tal caso, prenderei in considerazione un layout completamente diverso, con connessioni molto più brevi.

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