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什么时候应该使用分割的接地平面

发布时间:2014/4/24 21:35:11 访问次数:477

    在任何时候都应该使用分割的接地平面吗?我想T7CS5D-12至少在三种情况下使用分割的接地平面是合理的。这三种情况如下:

   ·一些有低漏电电流(lOpA)要求的医疗设备。

   ·一些输出与噪声、大功率的机电设备相接的工业过程控制设备。

   ·PCB的布局不合理。

   在以上列出的前两种情况下,跨越接地平面上缝隙的信号通常是光耦合或是变压器耦合,满足不能有迹线跨越接地平面上的缝隙的要求。注意:在这两种情况下,不是用分割接地平面来保护模拟电路免受数字地电流的影响,而是因为其他外部强加的原因。

   然而最后一种情况对电流的讨论更有意义。它可以清晰地证明:如果一个混合信号电路板布局不合理,使用分割接地平面可以改进它的性能。

   考虑图17-5所示的情况,有一条高速数字迹线布设在电路板的模拟部分——明显违反分区规则。由于数字返回电流在信号迹线下面流过,所以它将在模拟接地平面部分流过。在这种情况下分割接地平面会强迫数字返回电流在数字接地平面上流动,将改进PCB的性能,如图17-9所示。然而,由于在信弓迹线和返回电流路径之间产生较大的回路面积,将增大板的辐射发射。这也会增加接地平面的阻抗,因此增加与板相连的电缆上的辐射。在这种情况下,实际的问题是高速数字迹线路径布设不合理,而不是接地平面没有分割。用错误改正不了错误!一个较好的解决方案是从一开始就把数字信号迹线正确布设,而不是分割接地平面。

           

   记住,PCB布线成功的关键是分区和布线规则的使用,不是分割接地平面:系统总是最好只有一个参考平面(地)。

   如果要分割平面,下面两种情况应该避免:

   ·重叠平面;

   ·布设跨越缝隙的迹线。

   重叠平面将会增加层间电容,从而降低高频隔离,而隔离正是当初分割平面的原因。跨越缝隙的迹线将会增加对附近迹线的串扰,并且增加辐射发射20dB或更多。

   如果模拟和数字接地平面被分割,经常用低电容、极性相对的肖特基二极管连接在两平面之间把直流电压差限制在几百毫伏以内,这对于防止损坏与两平面相连的混合信号lC是非常图17-9数字逻辑迹线布设不合理,并且具有分割接地平面的混合信号PCB。

   数字返回电流现在被限制在数字接地平面上重要的。使用肖特基二极管是因为它们有较低的正向电压降(典型值为300mV)和较低的电容,低的二极管电容使平面之间的高频耦合最小。

   “链锯”实验:在一个分割平面的板上,从概念上应该能够从缝隙处穿过板而不切割任何迹线或平面。如果是这样的话,分割平面的电路板的布局及布线很可能是合理的。


    在任何时候都应该使用分割的接地平面吗?我想T7CS5D-12至少在三种情况下使用分割的接地平面是合理的。这三种情况如下:

   ·一些有低漏电电流(lOpA)要求的医疗设备。

   ·一些输出与噪声、大功率的机电设备相接的工业过程控制设备。

   ·PCB的布局不合理。

   在以上列出的前两种情况下,跨越接地平面上缝隙的信号通常是光耦合或是变压器耦合,满足不能有迹线跨越接地平面上的缝隙的要求。注意:在这两种情况下,不是用分割接地平面来保护模拟电路免受数字地电流的影响,而是因为其他外部强加的原因。

   然而最后一种情况对电流的讨论更有意义。它可以清晰地证明:如果一个混合信号电路板布局不合理,使用分割接地平面可以改进它的性能。

   考虑图17-5所示的情况,有一条高速数字迹线布设在电路板的模拟部分——明显违反分区规则。由于数字返回电流在信号迹线下面流过,所以它将在模拟接地平面部分流过。在这种情况下分割接地平面会强迫数字返回电流在数字接地平面上流动,将改进PCB的性能,如图17-9所示。然而,由于在信弓迹线和返回电流路径之间产生较大的回路面积,将增大板的辐射发射。这也会增加接地平面的阻抗,因此增加与板相连的电缆上的辐射。在这种情况下,实际的问题是高速数字迹线路径布设不合理,而不是接地平面没有分割。用错误改正不了错误!一个较好的解决方案是从一开始就把数字信号迹线正确布设,而不是分割接地平面。

           

   记住,PCB布线成功的关键是分区和布线规则的使用,不是分割接地平面:系统总是最好只有一个参考平面(地)。

   如果要分割平面,下面两种情况应该避免:

   ·重叠平面;

   ·布设跨越缝隙的迹线。

   重叠平面将会增加层间电容,从而降低高频隔离,而隔离正是当初分割平面的原因。跨越缝隙的迹线将会增加对附近迹线的串扰,并且增加辐射发射20dB或更多。

   如果模拟和数字接地平面被分割,经常用低电容、极性相对的肖特基二极管连接在两平面之间把直流电压差限制在几百毫伏以内,这对于防止损坏与两平面相连的混合信号lC是非常图17-9数字逻辑迹线布设不合理,并且具有分割接地平面的混合信号PCB。

   数字返回电流现在被限制在数字接地平面上重要的。使用肖特基二极管是因为它们有较低的正向电压降(典型值为300mV)和较低的电容,低的二极管电容使平面之间的高频耦合最小。

   “链锯”实验:在一个分割平面的板上,从概念上应该能够从缝隙处穿过板而不切割任何迹线或平面。如果是这样的话,分割平面的电路板的布局及布线很可能是合理的。


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