Ποια είναι η ταξινόμηση γείωσης του σχεδιασμού PCB υψηλής ταχύτητας;

Με την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής τεχνολογίας, οι λειτουργίες των ηλεκτρονικών προϊόντων γίνονται όλο και πιο ισχυρές. Ο σχεδιασμός PCB παίζει σημαντικό ρόλο στο σχεδιασμό ηλεκτρονικών προϊόντων, επειδή ο καλός ή κακός σχεδιασμός του PCB θα επηρεάσει άμεσα την πραγματοποίηση των λειτουργιών του προϊόντος.

Στον σχεδιασμό ηλεκτρονικών προϊόντων, δεν είναι δύσκολο να σχεδιάσουμε ένα κύκλωμα PCB για να επιτύχουμε τη λειτουργία του. Η δυσκολία είναι ότι δεν επηρεάζεται από διάφορα εφέ, όπως αλλαγές στη θερμοκρασία και την υγρασία, αλλαγές στην πίεση του αέρα, μηχανικό σοκ, διάβρωση κ.λπ. Για να επιτύχουμε συνεχή και κανονική εργασία, θα υιοθετήσουμε διάφορες μεθόδους σχεδιασμού ή διαδικασία κατασκευής μέτρα για την εξάλειψη ή τη μείωση αυτών των επιπτώσεων. Όλοι γνωρίζουν ότι ο σχεδιασμός γείωσης είναι το θεμέλιο του σχεδιασμού συστήματος. Η καλή γείωση είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την ασφαλή και σταθερή λειτουργία του συστήματος. Έτσι σήμερα θα μιλήσουμε για τη σχετική γνώση της μεθόδου γείωσης στο σχεδιασμό PCB υψηλής ταχύτητας.

Σχέδιο γείωσης PCB:

Η ευρεία γείωση περιλαμβάνει δύο έννοιες, δηλαδή στερεό έδαφος και εικονικό έδαφος. Το στερεό έδαφος αναφέρεται στη σύνδεση με τη γη. Η εικονική σύνδεση εδάφους αναφέρεται στη σύνδεση με το πιθανό σημείο αναφοράς, όταν αυτό το σημείο αναφοράς είναι ηλεκτρικά μονωμένο από το έδαφος, ονομάζεται πλωτή σύνδεση. Υπάρχουν δύο σκοποί γείωσης: ο ένας είναι να διασφαλιστεί η σταθερή και αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος ελέγχου και να αποφευχθούν παρεμβολές που προκαλούνται από τον βρόχο γείωσης, ο οποίος συχνά ονομάζεται έδαφος εργασίας. το άλλο είναι να αποφευχθεί ο κίνδυνος ηλεκτροπληξίας για τον χειριστή λόγω μόνωσης ή πτώσης του εξοπλισμού και να διασφαλιστεί η ασφάλεια του εξοπλισμού. Αυτό ονομάζεται προστατευτική γείωση.

Αρχή επιλογής εδάφους:

Για μια δεδομένη συσκευή ή σύστημα, στο μήκος κύματος λ που αντιστοιχεί στην υψηλότερη συχνότητα ενδιαφέροντος, όταν το μήκος της γραμμής μετάδοσης L> λ, θεωρείται ως κύκλωμα υψηλής συχνότητας, διαφορετικά, θεωρείται κύκλωμα χαμηλής συχνότητας.

(1) Κύκλωμα χαμηλής συχνότητας (≤ 1 MHZ), συνιστάται η γείωση ενός σημείου.

(2) Κύκλωμα υψηλής συχνότητας (≥ 10 MHZ), συνιστάται γείωση πολλαπλών σημείων.

(3) Μικτό κύκλωμα υψηλής και χαμηλής συχνότητας, μικτή γείωση, το ισχύον εύρος συχνοτήτων λειτουργίας είναι γενικά 500 kHz - 3 0MHz.

Μέθοδος γείωσης PCB:

1. Γείωση ενός σημείου: Τα καλώδια γείωσης όλων των κυκλωμάτων συνδέονται στο ίδιο σημείο στο επίπεδο γείωσης και χωρίζονται σε γείωση σειράς ενός σημείου και παράλληλη γείωση ενός σημείου.

Η γείωση ενός σημείου είναι κατάλληλη για κυκλώματα με χαμηλότερες συχνότητες (κάτω από 1 MHZ). Εάν η συχνότητα λειτουργίας του συστήματος είναι τόσο υψηλή που το μήκος κύματος λειτουργίας είναι συγκρίσιμο με το μήκος του αγωγού γείωσης του συστήματος, υπάρχει πρόβλημα με τη μέθοδο γείωσης ενός σημείου. Όταν το μήκος του καλωδίου γείωσης είναι κοντά στο 25 τοις εκατό μήκος του μήκους κύματος, είναι σαν μια γραμμή μετάδοσης με βραχυκυκλωμένους ακροδέκτες. Το ρεύμα και η τάση του καλωδίου γείωσης κατανέμονται ως όρθια κύματα. Το καλώδιο γείωσης γίνεται μια ακτινοβολούμενη κεραία και δεν μπορεί να παίξει το ρόλο της&«γείωσης GG».

Προκειμένου να μειωθεί η αντίσταση γείωσης και να αποφευχθεί η ακτινοβολία, το μήκος του καλωδίου γείωσης πρέπει να είναι μικρότερο από 5 τοις εκατό μήκος του μήκους κύματος. Κατά την επεξεργασία του κυκλώματος ισχύος, μπορεί να ληφθεί υπόψη ένα μόνο σημείο γείωσης. Για PCB που χρησιμοποιούνται σε μεγάλο αριθμό ψηφιακών κυκλωμάτων, γενικά δεν συνιστάται η χρήση μιας μεθόδου γείωσης ενός σημείου λόγω των πλούσιων αρμονικών υψηλής τάξης.

2. Γείωση πολλαπλών σημείων: Τα καλώδια γείωσης όλων των κυκλωμάτων γειώνονται κοντά. Το καλώδιο γείωσης είναι πολύ κοντό και κατάλληλο για γείωση υψηλής συχνότητας.

Η γείωση πολλαπλών σημείων σημαίνει ότι κάθε σημείο γείωσης στον εξοπλισμό συνδέεται απευθείας με το πλησιέστερο επίπεδο γείωσης, έτσι ώστε το μήκος του καλωδίου γείωσης να είναι το μικρότερο.

Η δομή του κυκλώματος γείωσης πολλαπλών σημείων είναι απλή και το φαινόμενο των κυμάτων υψηλής συχνότητας που μπορεί να εμφανιστούν στη γραμμή γείωσης μειώνεται σημαντικά. Είναι κατάλληλο για περιπτώσεις με υψηλή συχνότητα εργασίας (≥ 10 MHZ). Ωστόσο, η γείωση πολλαπλών σημείων μπορεί να προκαλέσει πολλούς βρόχους γείωσης μέσα στη συσκευή, μειώνοντας έτσι την αντίσταση της συσκευής&# 39 σε εξωτερικά ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Στην περίπτωση γείωσης πολλαπλών σημείων, πρέπει να σημειώσουμε προβλήματα ακούσιου βρόχου, ειδικά ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές που προκαλούνται από βρόχο γείωσης κατά τη δικτύωση μεταξύ διαφορετικών μονάδων και συσκευών:

Το ιδανικό καλώδιο γείωσης θα πρέπει να είναι μια φυσική οντότητα με μηδενικό δυναμικό και μηδενική αντίσταση. Ωστόσο, το ίδιο το πραγματικό καλώδιο γείωσης έχει και ένα στοιχείο αντίστασης και ένα συστατικό αντίδρασης. Όταν ένα ρεύμα ρέει μέσω του καλωδίου γείωσης, δημιουργείται πτώση τάσης. Το καλώδιο γείωσης θα σχηματίσει έναν βρόχο με άλλες συνδέσεις (σήμα, γραμμή ισχύος κ.λπ.). Όταν το χρονικά μεταβαλλόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο συνδέεται με αυτόν τον βρόχο, μια επαγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη θα δημιουργηθεί στον βρόχο γείωσης και θα συζευχθεί με το φορτίο από τον βρόχο γείωσης, θέτοντας μια πιθανή απειλή EMI.

3. Μικτή γείωση: μίξη γείωσης ενός σημείου και γείωση πολλαπλών σημείων.

Γενικά, όλες οι μονάδες θα χρησιμοποιούν δύο μεθόδους γείωσης με έναν ολοκληρωμένο τρόπο και θα χρησιμοποιούν μια μέθοδο μικτής γείωσης για να ολοκληρώσουν τη σύνδεση μεταξύ της γείωσης του κυκλώματος και του επιπέδου γείωσης.

Εάν δεν επιλέξετε να χρησιμοποιήσετε ολόκληρο το επίπεδο ως κοινό έδαφος, όπως όταν η ίδια η μονάδα έχει δύο λόγους, πρέπει να διαιρέσετε το επίπεδο γείωσης, το οποίο συχνά αλληλεπιδρά με το επίπεδο ισχύος. Δώστε προσοχή στις ακόλουθες αρχές:

(1) Ευθυγραμμίστε τα επίπεδα για να αποφύγετε την αλληλεπικάλυψη μεταξύ του άσχετου επιπέδου ισχύος και του επιπέδου γείωσης, διαφορετικά θα προκαλέσει την αποτυχία και την παρέμβαση μεταξύ των επιπέδων γείωσης.

(2) Σε περίπτωση υψηλής συχνότητας, θα πραγματοποιηθεί η σύνδεση μεταξύ των στρωμάτων μέσω της παρασιτικής χωρητικότητας της πλακέτας κυκλώματος.

(3) Οι γραμμές σήματος μεταξύ επιπέδων εδάφους (όπως ψηφιακά επίπεδα εδάφους και αναλογικά επίπεδα εδάφους) συνδέονται με γέφυρες εδάφους και η πλησιέστερη διαδρομή επιστροφής διαμορφώνεται μέσω της πλησιέστερης οπής.

(4) Αποφύγετε να εκτελείτε ίχνη υψηλής συχνότητας, όπως γραμμές ρολογιού κοντά στο απομονωμένο επίπεδο εδάφους, προκαλώντας περιττή ακτινοβολία.

(5) Η περιοχή βρόχου που σχηματίζεται από τη γραμμή σήματος και τον βρόχο της είναι όσο το δυνατόν μικρότερη, γνωστή και ως ελάχιστος κανόνας βρόχου. όσο μικρότερη είναι η περιοχή βρόχου, τόσο λιγότερη εξωτερική ακτινοβολία και τόσο μικρότερη είναι η παρεμβολή που λαμβάνεται από τον έξω κόσμο. Κατά το διαχωρισμό του επιπέδου γείωσης και των σημάτων δρομολόγησης, εξετάστε την κατανομή του επιπέδου γείωσης και σημαντικών ιχνών σήματος για να αποφύγετε προβλήματα που προκαλούνται από την εγκοπή του επιπέδου γείωσης.

4. Πλωτό έδαφος:

Το πλωτό έδαφος αναφέρεται σε μια μέθοδο γείωσης όπου το σύστημα γείωσης του εξοπλισμού είναι ηλεκτρικά μονωμένο από το έδαφος.

Λόγω μερικών αδυναμιών του πλωτού εδάφους, δεν είναι κατάλληλο για γενικά μεγάλα συστήματα και σπάνια χρησιμοποιείται η μέθοδος γείωσης.