Несколько недель назад я сделал двухслойную доску, у которой была специальная земля. Я направил 90% сигналов на верхний слой, и за последние 10% мне пришлось направить их через нижнюю (наземную) плоскость.
Мне сказали, что вообще плохая практика - иметь сломанный наземный самолет, поскольку он не так эффективен, как твердый. Почему это так?
Это касается и силовых самолетов? Должен ли я только направлять сигналы через мой Vcc самолет в качестве крайней меры? Чем я пожертвую, если сделаю это?
Ответы:
Подумайте о токах высокой частоты, которые проходят через плоскость заземления.
На низких частотах ток следует по пути наименьшего сопротивления (буквально). Остров в наземном самолете не является большой проблемой с точки зрения сопротивления. С обеих сторон острова все еще много меди, так что ток может течь вокруг него с небольшим падением напряжения.
Однако на высоких частотах все выглядит иначе. Возвратные токи высокой частоты в заземляющей плоскости имеют тенденцию следовать тому же пути, что и прямые токи на других слоях. Это полезное свойство, поскольку оно минимизирует общую площадь токовой петли, и, следовательно, оно излучает меньше, а петля также менее восприимчива к входящему излучению. Острова в плоскости земли заставляют обтекать токи, что может значительно увеличить площадь петли высокочастотных токов. Если посмотреть на это иначе, вы можете представить проводники на верхнем слое как линию передачи с заземляющей плоскостью. Острова разрывают эту линию электропередачи, что увеличивает импеданс, который увеличивает падение напряжения в плоскости заземления.
Другой эффект - это так называемая «слот-антенна». Это инверсия диполя, но ведет себя как диполь для излучения и приема. Если у вас высокочастотный ток, протекающий по длине проводящего листа, а затем вырежьте щель в этом листе перпендикулярно потоку тока, у вас есть щелевая антенна. Это одна из причин того, что отверстия для потока воздуха в металлическом корпусе обычно представляют собой набор отверстий, а не прорезей или одиночных больших отверстий.
На двухслойной плате вам обычно приходится направлять некоторые сигналы на нижний слой. Но вы хотите, чтобы нижний слой был максимально заземленным. Из приведенного выше анализа видно, что больше маленьких островов лучше, чем несколько больших. Метрика, к которой вы хотите стремиться, заключается в минимизации максимального размера любого острова.
Я часто использую Eagle и его автоматический маршрутизатор для таких вещей. В первых нескольких проходах маршрутизации я устанавливал стоимость только для того, чтобы найти решение для маршрутизации. В более поздних проходах я предполагаю, что решение было найдено, и теперь оно должно быть оптимизировано для минимального повреждения наземной плоскости. Чтобы получить это, я установил высокую стоимость слоя заземления и меньшую стоимость сквозной передачи. Это приводит к более коротким «перемычкам» в слое плоскости земли вместо длинных трасс. К сожалению, Eagle по-прежнему склонен объединять эти перемычки, даже если для параметра обнимания установлено значение 0. После окончательного автопутешествия я немного чищу поверхность земли вручную. Обычно это не меняет топологию, а в основном отделяет отдельные перемычки друг от друга, так что между ними течет медь.
Вот чертеж нижнего слоя такой доски:
Это показывает нижний уровень нашего программатора PIC USBProg . Схема такой сложности не может быть проложена на одном слое, но обратите внимание на то, что в нижнем слое множество отдельных маленьких островков вместо длинных трасс или больших скоплений перемычек. По большей части, высокочастотные возвратные токи могут течь без особых отклонений от своих идеальных путей.
источник