Bague de masse - bonne ou mauvaise?


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Voici deux routages:

premier routage

deuxième routage

Ce qui est mieux? D'une part, la première est mauvaise car l'anneau de terre est une bobine à un tour, donc le courant d'induction apparaîtra. En revanche, le second est mauvais car le potentiel dans les points opposés du plan de masse différera lorsque le courant est important. Je suis confus.

emc  routing 

Réponses:


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L'anneau fendu est préférable. Un anneau qui fait tout le tour agit comme une antenne cadre ou peut agir comme un enroulement fermé d'un transformateur. L'antenne cadre peut rayonner ou capter des interférences électromagnétiques et si elle agit comme un enroulement de transformateur primaire, les circuits autour du microcontrôleur au milieu peuvent agir comme enroulement secondaire et devenir influencés.

Cependant, les meilleurs avions au sol au monde ne résoudront pas tous les problèmes. Quelque part, vous devez traverser électriquement la frontière avec vos signaux (sauf si vous utilisez des optocoupleurs). L'idée de diviser votre carte en une zone propre et une zone sale n'a de sens que si vous avez également les pilotes pour les signaux sales sur la zone sale. Par conséquent, il est important de considérer à quoi ressemblent les interfaces entre vos zones propres et sales. Si, par exemple, vous pilotez le signal de l'intérieur de votre zone propre et que le sol retourne à l'extérieur, vous ne gagnez rien. Votre idée ne fonctionnera que si le signal "chaud" et le chemin de retour ne forment pas une boucle sur une grande zone comme celle-ci (peu importe si l'anneau est divisé ou non):

Mauvaise idée, chauffeur

Voici pourquoi cet exemple est une mauvaise idée - Considérez le chemin de retour tm . Notez la boucle géante traversée par le courant et, surtout, notez comment la saleté est tirée au cœur de la zone propre:

  • Augmenter la sortie Loop_Hi_Driver_Clean

  • Réduire la sortie Loop_Lo_Driver_Clean

Avec un pilote externe à l'extérieur (sol sale), vous avez un petit signal de conduite traversant les zones entre le microcontrôleur et le pilote, et le signal à courant plus élevé sera forcé de rester dans la boucle dans la zone sale. L'inconvénient est un rebond entre les tensions de masse locales au niveau du microcontrôleur et du pilote, mais celles-ci peuvent être réduites lorsque des condensateurs de dérivation appropriés sont utilisés partout où vous vous attendez à des pointes ou des transitoires rapides, et à la borne d'entrée.

Pilote en sortie

Maintenant, les boucles créées par le courant "sale" sont petites et, surtout, elles restent là où elles appartiennent. Ils ressemblent à ceci pour ...

  • ... poussant la sortie à un niveau élevé Loop_Dirty_Hi

  • ... et bas Loop_Dirty_Lo

(Les boucles ne sont affichées que pour les transitoires lors de la conduite de charges capacitives. De gros courants CC devront être fournis par l'entrée, bien sûr, mais ils ne feront pas autant mal en termes d'EMI, et la seule chose à craindre pour différents la mise à la terre locale du microcontrôleur et de la borne de pilote / sortie est la résistance en cuivre CC de votre alimentation et des réseaux GND.)


Quelle réponse incroyable! C'est à cela que sert ce site. Merci pour ça. Les images le rendaient très intuitif à comprendre! J'ai juste une petite question: recommanderiez-vous d'avoir un sol séparé "sale" chaque fois que j'ai des signaux hors-bord? Même si les signaux ne sont pas à courant élevé et simplement quelque chose comme SPI, etc.
Saad

@Saad - Les plans au sol sont souvent recommandés dans les notes d'application comme remède à tout problème EMI, ce qu'ils ne sont pas. Le fractionnement de vos plans de masse comme dans cet exemple (sale / propre) peut être une option pour empêcher un fort courant (pointes) de traverser une partie de conditionnement du signal du capteur de votre circuit. Cependant, pour une interface (comme SPI), vous pouvez introduire un rebond au sol; dans ce cas, un bon routage à faible induction pour l'alimentation, les signaux et la masse serait probablement le meilleur choix. C'est vraiment différent si vous pilotez des solénoïdes, de grands condensateurs ou une interface.
zebonaut

Merci! Donc, pour une bonne circuité inductive et faible pour l'alimentation et la masse, je choisis un plan vcc et terre sur une carte à 4 couches. Pour réduire l'inductivité des signaux, dois-je utiliser de courtes traces? Et bien sûr, avoir un découplage approprié sur les broches d'alimentation / terre.
Saad

@Saad - un peu comme vous le dites. Vous pouvez même disposer vos signaux d'une manière contrôlée par impédance (aka lignes de bande), mais cela ferait sauter ce fil sur la façon d'utiliser des plans de masse séparés.
zebonaut

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@Saad - Quelques lectures supplémentaires: analog.com/library/analogdialogue/archives/43-09/… (Bon rapport d'application sur les plans de sol, la protection et la disposition à impédance contrôlée)
zebonaut

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Cela peut être une solution:

entrez la description de l'image ici

Il améliore votre deuxième option en ce qu'il maintient les connexions au connecteur d'alimentation aussi courtes que possible, compte tenu de l'emplacement des connecteurs de signal.

Cependant, votre première option n'est peut-être pas trop mauvaise. Vous aurez probablement un flux de courant similaire à celui ici: puissance et chemin de retour en haut et une paire en bas. Vous n'auriez une boucle que si votre puissance irait en haut et le chemin de retour en bas. Et même dans ce cas, les interférences seront limitées à moins que vous ne fassiez passer des courants élevés à des fréquences élevées. Dans ce cas, je considérerais une disposition complètement différente, avec des connexions beaucoup plus courtes.

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