Bör AGND- och DGND-grundlagren separeras?
Det enkla svaret är att det beror på situationen, och det detaljerade svaret är att de vanligtvis inte är åtskilda.För i de flesta fall kommer separering av jordskiktet bara att öka induktansen för returströmmen, vilket medför mer skada än nytta.Formeln V = L(di/dt) visar att när induktansen ökar så ökar spänningsbruset.Och när omkopplingsströmmen ökar (eftersom omvandlarens samplingsfrekvens ökar), kommer även spänningsbruset att öka.Därför bör jordskikten kopplas samman.
Ett exempel är att i vissa applikationer, för att uppfylla traditionella designkrav, måste smutsig busskraft eller digitala kretsar placeras i vissa områden, men också av storleksbegränsningarna, vilket gör att kortet inte kan uppnå en bra layoutpartition, i detta fall är separat jordningslager nyckeln för att uppnå bra prestanda.Men för att den övergripande designen ska vara effektiv måste dessa jordningsskikt kopplas ihop någonstans på kortet med en bro eller anslutningspunkt.Därför bör anslutningspunkterna vara jämnt fördelade över de separerade jordskikten.I slutändan kommer det ofta att finnas en anslutningspunkt på kretskortet som blir den bästa platsen för returström att passera utan att försämra prestanda.Denna anslutningspunkt är vanligtvis placerad nära eller under omvandlaren.
När du designar strömförsörjningsskikten, använd alla kopparspår som finns tillgängliga för dessa skikt.Om möjligt, låt inte dessa lager dela justeringar, eftersom ytterligare justeringar och vias snabbt kan skada strömförsörjningsskiktet genom att dela det i mindre bitar.Det resulterande glesa kraftlagret kan pressa strömbanorna dit de behövs som mest, nämligen omvandlarens kraftstift.Att pressa strömmen mellan viaerna och justeringarna höjer motståndet, vilket orsakar ett litet spänningsfall över omvandlarens kraftstift.
Slutligen är placeringen av strömförsörjningsskiktet avgörande.Stapla aldrig ett bullrigt digitalt strömförsörjningslager ovanpå ett analogt strömförsörjningslager, annars kan de två fortfarande kopplas ihop även om de är på olika lager.För att minimera risken för försämring av systemets prestanda bör designen separera dessa typer av lager snarare än att stapla ihop dem när det är möjligt.
Kan en PCB:s PDS-design (power delivery system) ignoreras?
Designmålet för en PDS är att minimera spänningsrippeln som genereras som svar på strömförsörjningsbehovet.Alla kretsar kräver ström, vissa med hög efterfrågan och andra som kräver ström för att tillföras snabbare.Att använda en helt frikopplad lågimpedanseffekt eller jordlager och en bra PCB-laminering minimerar spänningsrippeln på grund av kretsens strömbehov.Till exempel, om designen är designad för en omkopplingsström på 1A och impedansen för PDS är 10mΩ, är den maximala spänningsrippeln 10mV.
För det första bör en PCB-stackstruktur utformas för att stödja större lager av kapacitans.Till exempel kan en stack med sex lager innehålla ett toppsignallager, ett första jordlager, ett första kraftlager, ett andra kraftlager, ett andra marklager och ett bottensignallager.Det första jordskiktet och det första strömförsörjningsskiktet är anordnade att vara i omedelbar närhet av varandra i den staplade strukturen, och dessa två skikt är åtskilda 2 till 3 mil från varandra för att bilda en inneboende skiktkapacitans.Den stora fördelen med denna kondensator är att den är gratis och endast behöver specificeras i PCB-tillverkningsanteckningarna.Om strömförsörjningsskiktet måste delas och det finns flera VDD-strömskenor på samma skikt, bör största möjliga strömförsörjningsskikt användas.Lämna inte tomma hål, utan var också uppmärksam på känsliga kretsar.Detta kommer att maximera kapacitansen för det VDD-lagret.Om designen tillåter närvaron av ytterligare skikt, bör ytterligare två jordningsskikt placeras mellan det första och andra strömförsörjningsskiktet.I fallet med samma kärnavstånd på 2 till 3 mils, kommer den inneboende kapacitansen för den laminerade strukturen att fördubblas vid denna tidpunkt.
För idealisk PCB-laminering bör avkopplingskondensatorer användas vid startpunkten för strömförsörjningsskiktet och runt DUT, vilket säkerställer att PDS-impedansen är låg över hela frekvensområdet.Användning av ett antal 0,001µF till 100µF kondensatorer hjälper till att täcka detta intervall.Det är inte nödvändigt att ha kondensatorer överallt;dockning av kondensatorer direkt mot DUT kommer att bryta mot alla tillverkningsregler.Om sådana stränga åtgärder behövs har kretsen andra problem.
Vikten av exponerade kuddar (E-Pad)
Detta är en lätt aspekt att förbise, men det är avgörande för att uppnå bästa prestanda och värmeavledning av PCB-designen.
Exposed pad (Pin 0) hänvisar till en pad under de flesta moderna höghastighets-IC:er, och det är en viktig anslutning genom vilken all intern jordning av chippet är ansluten till en central punkt under enheten.Närvaron av en exponerad pad tillåter många omvandlare och förstärkare att eliminera behovet av ett jordstift.Nyckeln är att skapa en stabil och pålitlig elektrisk anslutning och termisk anslutning när du löder denna pad till PCB, annars kan systemet skadas allvarligt.
Optimala elektriska och termiska anslutningar för utsatta dynor kan uppnås genom att följa tre steg.Först, där det är möjligt, bör de exponerade dynorna replikeras på varje PCB-lager, vilket kommer att ge en tjockare termisk anslutning för all jord och därmed snabb värmeavledning, särskilt viktigt för enheter med hög effekt.På den elektriska sidan kommer detta att ge en bra potentialutjämning för alla jordningslager.När du kopierar de exponerade kuddarna på bottenlagret kan den användas som en frikopplingspunkt och en plats för att montera kylflänsar.
Dela sedan upp de exponerade kuddarna i flera identiska sektioner.En schackbrädeform är bäst och kan uppnås med skärmkorsnät eller lödmasker.Under återflödesmontering är det inte möjligt att avgöra hur lödpastan flyter för att upprätta kopplingen mellan enheten och PCB, så anslutningen kan vara närvarande men ojämnt fördelad, eller ännu värre, anslutningen är liten och placerad i hörnet.Genom att dela upp den exponerade dynan i mindre sektioner kan varje område ha en anslutningspunkt, vilket säkerställer en tillförlitlig, jämn anslutning mellan enheten och PCB.
Slutligen bör det säkerställas att varje sektion har en överhålsanslutning till jord.Ytorna är vanligtvis tillräckligt stora för att rymma flera vias.Innan montering, se till att fylla varje vias med lödpasta eller epoxi.Det här steget är viktigt för att säkerställa att den exponerade lödpastan inte rinner tillbaka in i vias håligheter, vilket annars skulle minska chanserna för en korrekt anslutning.
Problemet med korskoppling mellan lagren i kretskortet
I PCB-design kommer layoutledningarna för vissa höghastighetsomvandlare oundvikligen att ha ett kretslager korskopplat med ett annat.I vissa fall kan det känsliga analoga lagret (effekt, jord eller signal) vara direkt ovanför det digitala lagret med hög brus.De flesta designers tycker att detta är irrelevant eftersom dessa lager är placerade på olika lager.Är detta fallet?Låt oss titta på ett enkelt test.
Välj ett av de intilliggande lagren och injicera en signal på den nivån, anslut sedan de korskopplade lagren till en spektrumanalysator.Som du kan se är det väldigt många signaler kopplade till det intilliggande lagret.Även med ett avstånd på 40 mils, finns det en mening i vilken de intilliggande skikten fortfarande bildar en kapacitans, så att signalen vid vissa frekvenser fortfarande kommer att kopplas från ett lager till ett annat.
Om man antar att en digital del med högt brus på ett lager har en 1V-signal från en höghastighetsomkopplare, kommer det icke-drivna lagret att se en 1mV-signal kopplad från det drivna lagret när isoleringen mellan lagren är 60dB.För en 12-bitars analog-till-digital-omvandlare (ADC) med en 2Vp-p full-scale swing, betyder detta 2LSB (minst signifikant bit) av koppling.För ett givet system kanske detta inte är ett problem, men det bör noteras att när upplösningen ökas från 12 till 14 bitar ökar känsligheten med en faktor fyra och därmed ökar felet till 8LSB.
Att ignorera koppling mellan plan och skikt kan inte leda till att systemdesignen misslyckas eller försvaga konstruktionen, men man måste vara vaksam, eftersom det kan finnas mer koppling mellan de två skikten än man kan förvänta sig.
Detta bör noteras när falsk koppling påträffas inom målspektrumet.Ibland kan layoutledningar leda till oavsiktliga signaler eller skiktkorskoppling till olika skikt.Tänk på detta när du felsöker känsliga system: problemet kan ligga i lagret nedan.
Artikeln är hämtad från nätverket, om det finns någon intrång, vänligen kontakta för att radera, tack!
Posttid: 2022-apr-27