Кольцо заземления - хорошо или плохо?

31

Вот два маршрута:

первый маршрут

второй маршрут

Как лучше? С одной стороны, первое плохо, потому что кольцо заземления является однооборотной катушкой, следовательно, появится индукционный ток. С другой стороны, второе плохо, потому что потенциал в противоположных точках заземления будет отличаться, когда ток большой. Я запутался.


источник

Ответы:

24

Разделенное кольцо является предпочтительным. Кольцо, которое вращается полностью, действует как рамочная антенна или может действовать как одна замкнутая обмотка трансформатора. Рамочная антенна может излучать или улавливать электромагнитные помехи, и если она действует как первичная обмотка трансформатора, схема вокруг микроконтроллера в середине может действовать как вторичная обмотка и подвергаться влиянию.

Однако лучшие наземные самолеты в мире не решат всех проблем. Где-то вы должны электрически пересечь границу с вашими сигналами (кроме случаев, когда вы используете оптопары). Вся идея разделения вашей доски на чистую и грязную область имеет смысл, только если у вас также есть драйверы для грязных сигналов на грязной области. Поэтому важно учитывать, как выглядят интерфейсы между чистыми и грязными участками. Например, если вы управляете сигналом изнутри вашей чистой области, и у вас земля возвращается на улицу, вы ничего не выиграете. Ваша идея будет работать, только если «горячий» сигнал и обратный путь не образуют петлю на большой площади, как эта (не имеет значения, если кольцо разделено или нет):

Плохая идея, водитель

Вот почему этот пример плохая идея - рассмотрим путь возврата tm . Обратите внимание на гигантскую петлю, через которую проходит ток, и, самое главное, обратите внимание, как грязь втягивается прямо в сердце чистой области:

  • Вождение на высоком уровне Loop_Hi_Driver_Clean

  • Вождение выходной низкий Loop_Lo_Driver_Clean

Если внешний драйвер находится снаружи (грязное заземление), у вас есть небольшие зоны пересечения сигнала между микроконтроллером и драйвером, и сигнал с более высоким током будет вынужден оставаться в контуре внутри загрязненной области. Недостатком является некоторый скачок между локальными напряжениями заземления на микроконтроллере и драйвере, но они могут быть небольшими, когда соответствующие байпасные конденсаторы используются везде, где вы ожидаете пики или быстрые переходные процессы, и на входной клемме.

Драйвер на выходе

Теперь петли, созданные «грязным» током, малы, и, что важнее всего, они остаются на своих местах. Они выглядят так для ...

  • ... повышая производительность Loop_Dirty_Hi

  • ... и низкий Loop_Dirty_Lo

(Цепи показаны только для переходных процессов при возбуждении емкостных нагрузок. Конечно, с входа необходимо будет подавать большие токи постоянного тока, но они не повредят так сильно с точки зрения электромагнитных помех, и единственное, о чем нужно беспокоиться для разных Местное заземление на микроконтроллере и клемме драйвера / выхода - это сопротивление медного постоянного тока вашего источника питания и сетей GND.)

zebonaut
источник
Какой удивительный ответ! Это то, что этот сайт все о. Спасибо тебе за это. Фотографии сделали его очень интуитивно понятным для понимания! У меня просто небольшой вопрос: вы бы порекомендовали иметь отдельную «грязную» почву, когда у меня есть сигналы, выходящие за борт? Даже если сигналы не высокий ток, а просто что-то вроде SPI и т. Д.
Saad
@Saad - Наземные самолеты часто рекомендуются в примечаниях по применению в качестве решения любой проблемы с электромагнитными помехами, которой они не являются. Разделение ваших заземляющих плоскостей, как в этом примере (грязное / чистое), может быть вариантом предотвращения сильного тока (пиков), проходящего через часть формирования сигнала датчика вашей цепи. Тем не менее, для интерфейса (например, SPI), вы можете ввести наземный отскок; таким образом, в этом случае лучшим выбором будет хорошая, малоиндуктивная маршрутизация для питания, сигналов и заземления. Это действительно отличается, если вы управляете соленоидами, большими конденсаторами или интерфейсом.
зебонавт
Спасибо! Так что для хорошей, низкой индуктивности для питания и заземления я выбираю VCC и плоскость заземления на 4-х слойной плате. Чтобы уменьшить индуктивность сигналов, я должен использовать короткие следы? И, конечно же, необходимо правильно расцепить контакты питания / заземления.
Саад
@ Саад - так же, как вы говорите. Вы даже можете размещать свои сигналы контролируемым импедансом способом (иначе говоря, полосовыми линиями), но это приведет к тому, что вы будете использовать отдельные заземляющие плоскости.
зебонавт
1
@Saad - Некоторое дальнейшее чтение: analog.com/library/analogdialogue/archives/43-09/… (Хороший отчет по применению для наземных самолетов, схемы защиты и управления импедансом)
zebonaut
10

Это может быть решением:

введите описание изображения здесь

Он улучшает ваш второй вариант в том смысле, что он обеспечивает максимально короткое подключение к разъему питания, учитывая расположение сигнальных разъемов.

Ваш первый вариант не может быть слишком плохим, однако. Вы, вероятно, будете иметь такой же поток тока, как здесь: мощность и обратный путь вверху и пара внизу. У вас будет только петля, если ваша сила пойдет наверх, а обратный путь на дно. И даже тогда помехи будут ограничены, если вы не пропустите высокие токи на высоких частотах через него. В этом случае я бы рассмотрел совершенно другой макет с гораздо более короткими связями.

stevenvh
источник