מהו סיווג ההארקה של עיצוב PCB במהירות גבוהה?

עם התפתחות הטכנולוגיה האלקטרונית, פונקציות המוצר של מוצרים אלקטרוניים הופכות לחזקות יותר ויותר. עיצוב PCB ממלא תפקיד חשוב בעיצוב מוצרים אלקטרוניים, מכיוון שהתכנון הטוב או הרע של PCB ישפיע ישירות על מימוש פונקציות המוצר.

בתכנון מוצרים אלקטרוניים, לא קשה לתכנן מעגל PCB בכדי להשיג את תפקידו. הקושי הוא שהוא לא מושפע מהשפעות שונות, כגון שינויים בטמפרטורה ולחות, שינויים בלחץ האוויר, הלם מכני, קורוזיה וכו '. על מנת להשיג עבודה רציפה ונורמלית, אנו נאמץ שיטות תכנון שונות או תהליך ייצור. אמצעים לביטול או הפחתה של השפעות אלה. כולם יודעים שעיצוב הארקה הוא הבסיס לעיצוב מערכות. הארקה טובה היא תנאי הכרחי להפעלה בטוחה ויציבה של המערכת. אז היום נדבר על הידע הרלוונטי בשיטת ההארקה בתכנון PCB במהירות גבוהה.

עיצוב הארקת PCB:

הארקה רחבה כוללת שתי משמעויות, קרי קרקע מוצקה ואדמה וירטואלית. קרקע מוצקה מתייחסת לקשר עם האדמה; חיבור קרקע וירטואלי מתייחס לחיבור עם נקודת ההתייחסות הפוטנציאלית, כאשר נקודת ייחוס זו מבודדת חשמלית מהקרקע, היא נקראת חיבור צף. ישנן שתי מטרות הארקה: האחת היא להבטיח את פעולתה היציבה והאמינה של מערכת הבקרה ולמנוע הפרעות הנגרמות על ידי לולאת הקרקע, המכונה לעתים קרובות קרקע העבודה; השנייה היא להימנע מסכנת התחשמלות למפעיל בגלל נזקי הבידוד או ירידת הציוד וכדי להבטיח את בטיחות הציוד. זה נקרא הארקה מגן.

עקרון בחירת הקרקע:

עבור מכשיר או מערכת נתונים, באורך הגל λ התואם לתדר הגבוה ביותר של עניין, כאשר אורך קו ההולכה L> λ, זה נחשב למעגל בתדר גבוה, אחרת הוא נחשב למעגל בתדר נמוך.

(1) מומלץ להשתמש במעגל בתדרים נמוכים (≤ 1 MHZ).

(2) מומלץ לבצע מעגל בתדרים גבוהים (≥ 10 MHZ), הארקה מרובת נקודות;

(3) מעגל מעורב בתדר גבוה ונמוך, הארקה מעורבת, טווח תדרי העבודה הרלוונטי הוא בדרך כלל 500 kHz - 3 0MHz;

שיטת הארקת PCB:

1. הארקה חד-נקודה: חוטי הארקה של כל המעגלים מחוברים לאותה נקודה במישור האדמה, ומחולקים להארקה עם נקודה אחת ולהארקה מקבילה אחת.

הארקה בעלת נקודה אחת מתאימה למעגלים עם תדרים נמוכים יותר (מתחת ל 1 MHZ). אם תדר ההפעלה של המערכת הוא כה גבוה עד שאורך גל ההפעלה דומה לאורך מוליך האדמה של המערכת, יש בעיה בשיטת הארקה חד-נקודה. כאשר אורך חוט האדמה קרוב ל 25 אחוז אורך הגל, זה כמו קו הולכה עם מסופים קצרים במעגל. הזרם והמתח של חוט האדמה מופצים כגלים עומדים. חוט ההארקה הופך לאנטנה מקרינה ואינו יכול למלא את התפקיד של" quot"

על מנת להפחית את עכבת האדמה ולהימנע מקרינה, אורך חוט האדמה צריך להיות פחות מ 5 אחוז אורך הגל. בעיבוד מעגל החשמל ניתן בדרך כלל לשקול נקודת הארקה אחת. עבור PCBs המשמשים במספר גדול של מעגלים דיגיטליים, בדרך כלל לא מומלץ להשתמש בשיטת הארקה בעלת נקודה אחת בגלל ההרמוניה העשירה בה מסדר גבוה.

2. הארקה מרובת נקודות: חוטי הקרקע של כל המעגלים מקורקעים בקרבת מקום. חוט הקרקע קצר מאוד ומתאים להארקה בתדירות גבוהה.

הארקה רב נקודתית פירושה שכל נקודת הארקה בציוד מחוברת ישירות למישור ההארקה הקרוב אליו, כך שאורך מוליך האדמה הוא הקצר ביותר.

מבנה מעגל ההארקה הרב-נקודתי פשוט, ותופעת גלי העמידה בתדירות גבוהה העשויה להופיע בקו ההארקה מצטמצמת משמעותית. זה מתאים לאירועים עם תדירות עבודה גבוהה (≥ 10 MHZ). עם זאת, הארקה מרובת נקודות עשויה לגרום לולאות קרקע רבות בתוך המכשיר, ובכך להפחית את ההתנגדות' התנגדות לחיצוני שדות אלקטרומגנטיים. במקרה של הארקה מרובת נקודות, עלינו לשים לב לבעיות לולאה מכוונות, במיוחד הפרעות אלקטרומגנטיות הנגרמות על ידי לולאת קרקע בעת רשת בין מודולים ומכשירים שונים:

חוט האדמה האידיאלי צריך להיות ישות פיזית עם אפס פוטנציאל ואפס עכבה. עם זאת, לחוט האדמה עצמו יש גם רכיב התנגדות וגם רכיב תגובתי. כאשר זרם זורם דרך חוט האדמה, נוצרת ירידת מתח. חוט הקרקע יוצר לולאה עם חיבורים אחרים (אות, קו חשמל וכו '). כאשר השדה האלקטרומגנטי המשתנה בזמן משודך לולאה זו, ייווצר כוח אלקטרומוטיבי המושרה בלולאת הקרקע ויוצמד לעומס על ידי לולאת הקרקע, מהווה איום EMI פוטנציאלי.

3. הארקה מעורבת: יש לערבב הארקה עם נקודה אחת ולהארקה מרובת נקודות.

באופן כללי, כל המודולים ישתמשו בשתי שיטות הארקה באופן מקיף, וישתמשו בשיטת הארקה מעורבת כדי להשלים את החיבור בין קרקע המעגל למישור האדמה.

אם אינכם בוחרים להשתמש במישור כולו כקרקע משותפת, למשל כאשר למודול עצמו יש שני קרקעים, עליכם לחלק את מישור הקרקע, אשר לרוב מתקשר עם מטוס הכוח. שימו לב לעקרונות הבאים:

(1) יישר את המטוסים כדי להימנע מחפיפה בין מטוס הכוח הלא רלוונטי למישור הקרקע, אחרת זה יגרום לכל מטוסי הקרקע להיכשל ולהפריע אחד לשני;

(2) במקרה של תדירות גבוהה, הצימוד בין השכבות דרך הקיבול הטפילי של המעגלים יתרחש;

(3) קווי איתות בין מטוסי קרקע (כגון מטוסי קרקע דיגיטליים ומטוסי קרקע אנלוגיים) מחוברים על ידי גשרי קרקע, ונתיב ההחזרה הקרוב מוגדר דרך החור דרך הקרוב.

(4) הימנע מהפעלת עקבות בתדירות גבוהה כגון קווי שעון ליד מישור הקרקע המבודד, וגורם לקרינה מיותרת.

(5) אזור הלולאה שנוצר על ידי קו האות והלולאה שלו הוא קטן ככל האפשר, המכונה גם כלל המינימום של הלולאה; ככל שאזור הלולאה קטן יותר, הקרינה החיצונית פחותה וההפרעות שמתקבלות מהעולם החיצון קטנים יותר. בעת פיצול מטוס הקרקע וניתוב אותות, יש לקחת בחשבון את התפלגות מטוס הקרקע ועקבות איתות חשובים כדי למנוע בעיות הנגרמות כתוצאה מחריץ המטוס הקרקעי.

4. קרקע צפה:

קרקע צפה מתייחסת לשיטת הארקה בה מערכת ההארקה לציוד מבודדת חשמלית מהקרקע.

בשל כמה חולשות של הקרקע הצפה, הוא אינו מתאים למערכות גדולות כלליות, ושיטת ההארקה שלו משמשת לעיתים רחוקות.