Развязывающие колпачки, расположение печатных плат

Я думаю, я был несколько невежественным, когда речь заходила о мельчайших деталях компоновки pcb. В последнее время я прочитал пару книг, которые стараются изо всех сил вести меня по прямой и узкой. Вот несколько примеров недавней моей доски, и я выделил три варианта развязки. MCU представляет собой пакет LQFP100, а колпачки составляют 100nF в пакетах 0402. Отверстия соединяются с землей и плоскостью власти.

размещение разделительных колпачков

Верхняя крышка (C19) помещается в соответствии с лучшими практиками (как я их понимаю). Остальные два - нет. Я не заметил никаких проблем. Но опять же совет никогда не был вне лаборатории.

Я думаю, мой вопрос: насколько велика сделка? Пока дорожки коротки, это имеет значение?

Штифты (Vref опорного напряжения для АЦП) также имеют колпачок 100nF через них. Vref + поставляется с встроенным шунтирующим регулятором TL431. Вступает в движение. Требуется ли им специальное лечение, например, экранирование или местное заземление?


ИЗМЕНИТЬ

добавлены локальные GND и силовые плоскости

Спасибо за отличные предложения! Мой подход всегда заключался в том, чтобы полагаться на непрерывный наземный план. Плоскость заземления будет иметь наименьший возможный импеданс, но этот подход может быть слишком упрощенным для высокочастотных сигналов. Я быстро набросился на добавление локальной земли и местной власти в MCU (часть NXP LPC1768 работает на частоте 100 МГц). Желтые биты - это развязывающие колпачки. Я посмотрю на колпачки. Локальная земля и мощность подключены к слою GND и указанному слою 3V3.

Локальное заземление и мощность выполнены с использованием полигонов (заливка). Это будет серьезная задача перенаправления, чтобы свести к минимуму длину «дорожек». Этот метод ограничивает количество дорожек сигналов, которые могут быть маршрутизированы под и через пакет.

Это приемлемый подход?

197 голосов | спросил morten 7 J0000006Europe/Moscow 2011, 23:47:53

9 ответов


341

Правильное обход и заземление, к сожалению, являются субъектами, которые, как представляется, плохо изучены и плохо разбираются. На самом деле это две отдельные проблемы. Вы спрашиваете об обходе, но также неявно попадали в заземление.

Для большинства проблем с сигналами, и этот случай не является исключением, он помогает рассматривать их как во временной области, так и в частотной области. Теоретически вы можете анализировать и математически преобразовывать друг друга, но каждый из них дает разные идеи человеческому мозгу.

Развязка обеспечивает близкий резервуар энергии для сглаживания напряжения от очень коротких временных изменений тока. Линии назад к источнику питания имеют некоторую индуктивность, и блок питания занимает немного времени, чтобы реагировать на падение напряжения, прежде чем он производит больше тока. На одной доске он может догнать обычно в течение нескольких микросекунд (нас) или десятков. Тем не менее, цифровые чипы могут изменить свою текущую тягу на большое количество всего за несколько наносекунд (нс). Развязывающая крышка должна быть близка к мощности цифрового чипа, а заземление приводит к выполнению своей работы, иначе индуктивность в этих проводах мешает ей быстро доставлять дополнительный ток, прежде чем основная подача питания может догнать.

Это был вид временной области. В частотной области цифровые микросхемы представляют собой источники переменного тока между их мощностью и заземляющими контактами. При питании постоянного тока происходит от основного источника питания, и все в порядке, поэтому мы будем игнорировать DC. Этот источник тока генерирует широкий диапазон частот. Некоторые из частот настолько велики, что небольшая индуктивность относительно долго приводит к тому, что основной источник питания становится значительным полным сопротивлением. Это означает, что эти высокие частоты будут вызывать локальные колебания напряжения, если только они не рассматриваются. Обходной колпачок представляет собой шунт низкого импеданса для этих высоких частот. Опять же, выводы на байпасный колпачок должны быть короткими, иначе их индуктивность будет слишком высокой и помешать конденсатору замыкать высокочастотный ток, генерируемый чипом.

В этом представлении все ваши макеты выглядят отлично. В каждом случае колпачок близок к мощности и заземляющим микросхемам. Однако мне не нравится ни одна из них по другой причине, и эта причина обосновывается.

Хорошее заземление сложнее объяснить, чем обходить. Для решения этой проблемы понадобится целая книга, поэтому я буду упоминать только фрагменты. Первое задание заземления заключается в предоставлении универсального задания напряжения, которое мы обычно рассматриваем как 0V, поскольку все остальное рассматривается относительно наземной сети. Однако подумайте, что происходит, когда вы выполняете ток через наземную сеть. Это сопротивление не равно нулю, так что вызывает небольшую разность напряжений между различными точками земли. Сопротивление постоянного тока медной плоскости на печатной плате обычно достаточно низкое, так что это не слишком большая проблема для большинства схем. Чисто цифровая схема имеет по меньшей мере 100 мкс шума, так что несколько десятков или 100 единиц смещения нейтрали UV - это не большая проблема. В некоторых аналоговых схемах это, но это не проблема, которую я пытаюсь получить здесь.

Подумайте, что происходит, когда частота тока, проходящего по земле, становится все выше и выше. В какой-то момент весь земной шар имеет длину всего лишь 1/2 длины волны. Теперь у вас больше нет наземного самолета, а патч-антенны. Теперь помните, что микроконтроллер представляет собой широкополосный источник тока с высокочастотными компонентами. Если вы даже немного запустили свой ток заземления на землю, у вас есть патч-антенна с централизованным питанием.

Решение, которое я обычно использую, и для которого у меня есть количественное доказательство, что он работает хорошо, заключается в том, чтобы локальные высокочастотные токи не выходили из плоскости заземления. Вы хотите создать локальную сеть микроконтроллеров и заземлить соединения, обходить их локально, а затем иметь только одно соединение с каждой сетью с основной сетью и сетями заземления. Высокочастотные токи, генерируемые микроконтроллером, выходят из силовых контактов, через байпасные колпачки и обратно в штыри заземления. В этом цикле может быть много неприятного тока высокой частоты, но если в этом цикле есть только одно соединение с питанием платы и сетями заземления, то эти токи будут в основном оставаться на них.

Итак, чтобы вернуть это к вашему макету, мне не нравится, что каждый байпас обхода, похоже, имеет отдельный доступ к власти и земле. Если это основные энергетические и наземные плоскости платы, то это плохо. Если у вас достаточно слоев, и переходные отверстия действительно переходят в локальные силовые и наземные плоскости, тогда это нормально, если эти локальные плоскости подключены к основным плоскостям только в одной точке .

Для этого не нужны локальные самолеты. Я регулярно использую технику местной и наземной сетей даже на двухслойных платах. Я вручную подключаю все штыри заземления и все штырьки питания, затем обходные колпачки, затем кристаллическую цепь, прежде чем прокладывать что-либо еще. Эти локальные сети могут быть звездой или чем угодно под микроконтроллероми по-прежнему допускать, чтобы другие сигналы направлялись вокруг них по мере необходимости. Однако, опять же, эти локальные сети должны иметь ровно одно соединение с основной сетью и сетями заземления. Если у вас есть плоскость земли на уровне доски, то через какое-то место будет один , чтобы подключить местную сеть заземления к земле.

Я обычно хожу немного дальше, если смогу. Я поставил керамические байпаски 100nF или 1uF как можно ближе к силовым и заземляющим штифтам, затем проложите две локальные сети (питание и землю) до точки подачи и поместите большую крышку (10uF обычно) на них и сделайте одиночные соединения к доске заземления и силовым сетям прямо на другой стороне крышки. Эта вторичная крышка обеспечивает еще один шунт для высокочастотных токов, которые избегали шунтирования отдельных байпасных колпачков. С точки зрения остальной части платы питание /подача питания на микроконтроллер прекрасно ведут себя без множества неприятных высоких частот.

Итак, теперь, наконец, рассмотрим вопрос о том, имеет ли макет у вас какие-либо вопросы по сравнению с тем, что вы считаете лучшими. Я думаю, что вы достаточно хорошо обошли провода питания /заземления чипа. Это означает, что он должен работать нормально. Однако, если каждый из них имеет отдельный проход к основной плоскости заземления, тогда у вас могут возникнуть проблемы с EMI позже. Ваша схема будет работать нормально, но вы, возможно, не сможете ее законно продать. Имейте в виду, что передача и прием радиочастот являются взаимными. Схема, которая может излучать радиочастотные сигналы от своих сигналов, также восприимчива к тому, что эти сигналы подбирают внешнюю радиочастоту и имеют шум в верхней части сигнала, поэтому это не только проблема кого-то другого. Например, ваше устройство может работать нормально, пока не будет запущен соседний компрессор. Это не просто теоретический сценарий. Я видел случаи именно так, и я ожидаю, что и многие другие здесь тоже.

Вот анекдот, который показывает, как этот материал может иметь реальное значение. Компания делала небольшие вещицы, стоимость которых составляла 120 долларов. Я был нанят, чтобы обновить дизайн и получить стоимость производства ниже 100 долларов, если это возможно. Предыдущий инженер действительно не понимал RF-излучения и заземления. У него был микропроцессор, который излучал много дерьма РФ. Его решение пройти тестирование FCC состояло в том, чтобы вложить весь беспорядок в банку. Он сделал 6-слойную доску с грунтом нижнего слоя, после чего в процессе производства был припаян обычный кусок листового металла. Он думал, что просто включив все в металл, чтобы он не излучал. Это неправильно, но в некоторой степени я не собираюсь сейчас заниматься. Это могло уменьшить выбросы, так что они просто скрипели от тестирования FCC с 1/2 дБ, чтобы сэкономить (это не так много).

В моем дизайне использовались только 4 слоя, единая плоскость заземления платы, без силовых плоскостей, но локальные плоскости заземления для нескольких ИС выбора с одноточечными соединениями для этих локальных плоскостей заземления и локальных сетей питания, как я описал , Чтобы сделать длинную историю короче, это превзошло ограничение FCC на 15 дБ (это очень много). Побочным преимуществом было то, что это устройство было также частично радиоприемником, а гораздо более тихая схема подавала меньше шума в радио и эффективно удваивала его диапазон (это тоже очень много). Окончательная стоимость производства составила 87 долларов. Другой инженер никогда больше не работал на эту компанию.

Таким образом, действительно важно обходить, заземлять, визуализировать и работать с токами петли высокой частоты. В этом случае он способствовал тому, чтобы продукт стал лучше и дешевле в одно и то же время, а инженер, который не потерял работу. Нет, это действительно настоящая история.

ответил Olin Lathrop 8 J0000006Europe/Moscow 2011, 02:23:49
49

Основная цель сети распределения электроэнергии - уменьшить индуктивность между подключенными компонентами. Это наиболее важно для любой плоскости, которую вы используете в качестве эталона (например, «земля», «vref» или «return»), потому что напряжение на этой сети используется в качестве эталона для напряжения на ваших сигналах. (Например, пороговые значения VIL /VIH сигнала TTL имеют отношение к выходу GND чипа, а не VCC.) Сопротивление на самом деле не так важно в большинстве приложений для печатных плат, поскольку доминирует компонент индуктивности полного импеданса. (На микросхеме ИС, однако, это обратное: сопротивление является доминирующей частью импеданса.)

Пожалуйста, имейте в виду, что эти проблемы наиболее важны для высокоскоростных (> 1 МГц) схем.

Эталонная плоскость как сосредоточенный узел

Первое, что нужно проверить, это то, что ваша эталонная плоскость может считаться сосредоточенным узлом, в отличие от линии передачи. Если время нарастания сигнала больше, чем свет времени, необходимо переходить от одного края платы к другому и обратно ( в меди , хорошее эмпирическое правило составляет 8 дюймов на наносекунду), то вы можете считать, что эталонная плоскость является сосредоточенным элементом, и расстояние от нагрузки до развязывающего конденсатора не имеет значения. Это важное определение, поскольку оно влияет на вашу стратегию размещения для силовых переходов и конденсаторы.

Если размеры плоскости больше, вам нужно не только распространять развязывающие конденсаторы вокруг, вам также нужно больше их, и конденсаторы должны находиться в пределах времени нарастания нагрузки, которую они развязывают.

Через индуктивность

Продолжая наши усилия по минимизации индуктивности, если плоскость является сосредоточенным элементом, то индуктивность между частью и плоскостью становится доминирующей. Рассмотрим C19 в первом примере. Индуктивность, наблюдаемая от плоскости до чипа, напрямую связана с площадью, заключенной в дорожки. Другими словами, следуйте по пути от силовой плоскости, до микросхемы, затем вытащите заземляющий штифт в плоскость заземления, и, наконец, закройте петлю обратно. Минимизация этой области - ваша цель, поскольку меньшая индуктивность означает большую пропускную способность до того, как индуктивность станет доминирующей над развязывающей емкостью. Помните, что длина пути от поверхности к плоскости является частью пути; поддержание опорных плоскостей вблизи поверхностей помогает. Это не редкость в 6 или более платах слоя для первого и последнего внутренних слоев как опорных плоскостей.

Итак, хотя у вас есть довольно небольшая индуктивность, чтобы начать (я предполагаю, что 10-20 нн), ее можно уменьшить, предоставив IC собственный набор переходов: учитывая ваш размер в размере, один - рядом с контактом 97 а другой соседний штифт 95 разрезал индуктивность до 3 нГн или около того. Если вы можете себе это позволить, здесь помогут небольшие переходы. (Хотя, честно говоря, поскольку ваша роль LQFP вместо BGA, это может не помочь огромному количеству, потому что ведущий фрейм в пакете может сам по себе внести 10 nH. Или, может быть, это не так, потому что ... )

Взаимная индуктивность

Линии и переходные отверстия, приводящие к нагрузке или конденсатору, не существуют в вакууме. Если есть линия подачи, должна быть обратная линия. Так как это провода с протекающими через них токами, они генерируют магнитные поля, и если они достаточно близки друг к другу, они создают взаимную индуктивность. Это может быть вредным (когда оно увеличивает общую индуктивность) или полезно (когда оно уменьшает полную индуктивность).

Если токи в каждом из параллельных проводов (я говорю «провод», чтобы включить как трассировку, так и через), идут в одном направлении, тогда взаимная индуктивность добавляет к собственной индуктивности, увеличивая полную индуктивность. Если токи в каждом проводе идут в противоположных направлениях, то взаимная индуктивность вычитается из самоиндукции, уменьшая общую величину. Этот эффект усиливается по мере того, как расстояние между проводами уменьшается.

Следовательно, пара проводов, идущих в одну и ту же плоскость, должна быть далеко друг от друга (эмпирическое правило: больше, чем в два раза больше расстояния от поверхности к плоскости, предполагайте толщину печатной платы, если у вас еще нет вашего стека) уменьшить общую индуктивность. Пара проводов, идущих в разные плоскости, например, каждый пример, который вы опубликовали, должна быть как можно ближе друг к другу.

Вырезать самолеты

Поскольку индуктивность является доминирующей, и (для высокоскоростных сигналов) определяется по пути, который проходит ток через сеть, следует избегать плоских разрезов, особенно , если есть сигналы, пересекающие этот разрез, так как обратный ток (который предпочитает следовать по пути непосредственно под сигнальной дорожкой, чтобы минимизировать область петли и, следовательно, индуктивность) должен сделать большой объезд, увеличивая индуктивность.

Одним из способов смягчения индуктивности, создаваемой срезами, является наличие локальной плоскости, которую можно использовать для перескакивания по разрезу. В этом случае несколько сокращений следует использовать для минимизации длины пути обратного тока, однако, поскольку они представляют собой сквозные отверстия, которые идут в одну и ту же плоскость и, следовательно, имеют ток в одном направлении, они не должны располагаться вблизидруг другу, но должны быть как минимум на двух плоских расстояниях или друг от друга.

Следует проявлять осторожность с сигнальными трассами, которые достаточно длинны, чтобы быть линиями передачи (т. е. за одно время нарастания или спада в зависимости от того, что меньше), поскольку земля, заполняемая вблизи трассы, изменит импеданс этого след, вызывающий отражение (т. е. перерегулирование, недокус или звон). Это наиболее заметно в сигналах с гигабитной скоростью.

Вне времени

Я бы понял, как стратегия «один 0,1 мкФ конденсатора на силовой штырь» контрпродуктивна с современными проектами, которые могут иметь десятки силовых контактов на часть, но мне действительно нужно сейчас работать. Подробности указаны в ссылках BeTheSignal и Altera PDN ниже.

Рекомендации (TL; DR)

  • Переместите развязывающие конденсаторные разъемы ближе друг к другу, если эти переходы переходят в разные плоскости.
  • Вставка прохода в пэд является наилучшим вариантом, если вы можете себе это позволить (вам нужно заполнить сквозной и нанести пэд над заполнением, что добавит день или два к изготовлению и будет стоить больше денег). Вторым преимуществом является установка двух отверстий на одной стороне крышки, как можно ближе друг к другу и к конденсатору. Дополнительный набор переходов можно поместить на противоположную сторону конденсатора, чтобы вырезать индуктивность пополам, но убедитесь, что две группы по меньшей мере имеют толщину платы (или два плоских расстояния).
  • Предоставьте IC свои собственные переходы к власти и заземлению, поддерживая противоположные сетчатые отверстия рядом друг с другом и одинаковые сетевые отверстия, расположенные дальше друг от друга. Эти переходы можно разделить на развязывающие конденсаторы, но лучше иметь больше плоскостных отверстий, чем удлинять трассы на плоскости. (Моя обычная макетная техника заключается в том, чтобы поместить груз, затем поместить перемычки питания и заземления и, наконец, разместить развязывающий конденсатор на противоположной стороне платы, если есть место. (Если нет места, конденсатор движется, а не переходы! )
  • Минимизация наибольшего размера каждой опорной плоскости, чтобы минимизировать индуктивность и позволяют более простую модель с сосредоточенными элементами для вашего самолета. Сокращения площадей должны быть сведены к минимуму, и для их смягчения можно использовать локальные плоскости.

См. также

  • Генри Отт, Электромагнитная совместимость
  • BeTheSignal.com
  • Altera , обратите внимание . Они ориентированы на продукты Altera, но основные стратегии имеют отношение к любому высокоскоростному цифровому дизайну. Инструмент PDN отлично подходит для расчета плоского импеданса с учетом физических параметров и развязывающих конденсаторов. Помещает миф «один 0,1 мкФ на силовой штырь», показывая вам, что на самом деле происходит.
ответил Mike DeSimone 8 J0000006Europe/Moscow 2011, 19:13:48
39

Я нахожу, что это помогает думать об эквивалентных схемах RC, которые видны в виде следов, когда вам нужно рассмотреть поведение линий электропередач (следы, например, действительно маленькие резисторы) и развязки.

Вот простая схема эскиза трех кепок, которые у вас есть в вашем посте:
введите описание изображения здесь «> <sup> На изображении нет полярности, поэтому просто предположите, что одна« Сила »заземлена, а другая - VCC. </sup> </p>

<p> В принципе существуют два подхода к развязке - A и C. B - не очень хорошая идея. </p>

<p> <strong> A </strong> будет наиболее эффективным в том, чтобы поддерживать шум от ИС от распространения обратно в рельсы питания вашей системы. Однако он менее эффективен при фактическом развязывании токов переключения с устройства. Стационарный ток <strong> и </strong> ток переключения должен проходить через одну и ту же трассировку. </p>

<p> <strong> C </strong> наиболее эффективен при фактическом развязывании IC. У вас есть отдельный путь для переключения токов на конденсатор. Поэтому высокочастотный импеданс штыря на массу ниже. Тем не менее, больше шума коммутации от устройства приведет к возврату к шине питания. <br>
С другой стороны, это приводит к чистой более низкой дисперсии напряжения  на выводе IC  и уменьшает шум высокочастотного источника питания путем более эффективного шунтирования его на землю. </p>

<p> Фактический выбор - конкретная реализация. Я стараюсь идти с C и просто использую несколько рельсов питания, когда это возможно. Тем не менее, в любой ситуации, когда у вас нет места на плате для нескольких рельсов, и смешиваются аналоговые и цифровые, A может быть оправданным, если предположить, что потеря в эффективности разъединения не наносит вреда. </p>

<hr>
<p> Если вы рисуете эквивалентную цепь переменного тока, разница между подходами становится более понятной: <br> <img src =
C имеет два отдельных пути переменного тока к земле, тогда как A имеет только один.

ответил Connor Wolf 8 J0000006Europe/Moscow 2011, 06:29:27
13

Ответы на ваши вопросы (все они) зависят от того, какие частоты работают вокруг вашего PWA.

Независимо от всего, что я собираюсь сказать, помните, что большинство дискретных разделительных колпачков становятся бесполезными выше 70 МГц. Использование нескольких параллельных колпачков может немного увеличить это число.

Правило большого пальца состоит в том, что объект начинает действовать как антенна при L = длина волны /10. Длина волны = c /f; поэтому нам нужно L <с /(10f). Размеры элементов 1 см становятся важными на частоте около 3 ГГц. Прежде чем вы вздохнете с облегчением (потому что ваши часы работают только, например, на частоте 50 МГц), помните, что вам нужно подумать о спектральном содержании краев тактовых импульсов и чипов вывода I /O.

В общем, вы хотите поместить много шапок вокруг доски и /или использовать плату со специально разработанными силовыми и заземленными плоскостями, которые в основном превращают всю плату в распределенный конденсатор.

Индуктивность свинца и следа (L) составляет около 15 нН /дюйм. Это соответствует примерно 5 Ом /дюйм для спектрального содержимого на частоте 50 МГц и около 20 Ом /дюйм для спектрального содержимого на частоте 200 МГц.

Параллельные «N» колпачки значения C увеличат C на коэффициент N и уменьшат L примерно на коэффициент N. Ваша схема развязки имеет полезный частотный диапазон. LOW-конец этого частотного диапазона задается общей эффективной емкостью всех ваших колпачков. HIGH-конец частотного диапазона не имеет ничего (я повторяю, ничего), связанного с емкостью ваших конденсаторов: это функция свинцовых индуктивностей ваших конденсаторов и количество конденсаторов (и их размещение) в сети. Эффективная общая индуктивность обратно пропорциональна N. Десять колпачков по 10 нФ каждая очень предпочтительны более чем 1 колпачок 100 нФ. 100 капсул, по 1 нФ каждый, еще лучше.

Чтобы ваша ЭФФЕКТИВНАЯ развязка сети C была высокой, а ваша ЭФФЕКТИВНАЯ сеть развязки L низкая, вы должны распространять свои колпачки (не сжимать их в одном или нескольких местах).

Защита ваших аналого-цифровых преобразований от шума - это целый предмет, который я передам в данный момент.

Надеюсь, что это помогло ответить на некоторые из ваших вопросов.

ответил Vintage 8 J0000006Europe/Moscow 2011, 02:21:06
9

Байпасные конденсаторы обслуживают четыре основные функции:

  1. Они минимизируют быстрые изменения токов, наносимых на провода питания (такие изменения в токе могут привести к электромагнитным помехам или могут помешать шуму другим устройствам на плате)
  2. Они минимизируют изменения напряжения между VDD и VSS
  3. Они минимизируют напряжение между VSS и землей
  4. Они минимизируют напряжение между VDD и положительным рельсом платы

Диаграмма (A) в ответе Fake Name является, безусловно, лучшей для минимизации изменений, наносимых на проводах питания, поскольку изменения в токе, наносимые CPU, должны будут изменить напряжение на крышке, прежде чем они могут вызвать любое изменение в ток питания. Напротив, на диаграмме (C), если индуктивность к основному источнику питания была в десять раз больше, чем к байпасному колпачку, тогда источник питания будет видеть 10% от любых всплесков тока независимо от того, насколько велика или насколько идеальна крышка.

Диаграмма (C), вероятно, является лучшей с точки зрения минимизации изменений напряжения между VDD и VSS. Я бы предположил, что, вероятно, более важно минимизировать изменения в токе питания, но если более важно поддерживать постоянство напряжения VDD-VSS, диаграмма (C) может иметь небольшое преимущество.

Единственное преимущество, которое я могу видеть для диаграммы (B), состоит в том, что он, вероятно, минимизирует дифференциальное напряжение между VDD и положительной сетью питания платы. Не очень много преимуществ, но если бы кто-то перевернул рельсы, это свести к минимуму дифференциальное напряжение между VSS и землей. В некоторых приложениях это может быть важно. Обратите внимание, что искусственное увеличение индуктивности между положительной направляющей и VDD может помочь уменьшить дифференциальные напряжения между VSS и землей.

ответил supercat 9 J0000006Europe/Moscow 2011, 02:45:33
6

Как отдельная заметка, отдельная от проблемы макета, обратите внимание, что есть причины использовать ассортимент значений конденсатора (например, 1000pf, 0.01uF и 0.1uF), а не только конденсаторы с 0,1 мкФ.

Причина в том, что конденсаторы имеют паразитную индуктивность. Хорошие керамические конденсаторы имеют очень низкий импеданс на резонансной частоте, при этом импеданс преобладает емкостью на низких частотах и ​​преобладает паразитная индуктивность на более высоких частотах. Резонансная частота обычно уменьшается с увеличением удельной емкости (в основном потому, что индуктивность примерно такая же). Если вы используете только конденсаторы с 0,1 мкФ, они дают вам хорошую производительность на более низких частотах, но ограничивают ваше высокочастотное обход. Сочетание значений конденсаторов дает вам хорошую производительность на диапазоне частот.

Раньше я работал с одним из инженеров, которые делали схематический дизайн + компоновку для привода Segway, и он получил шум аналого-цифрового преобразователя DSP (первичный источник, являющийся системными часами DSP) в несколько раз 5-10 путем изменения значений конденсатора и минимизации импеданса заземленной плоскости с помощью сетевого анализатора.

ответил Jason S 29 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowThu, 29 Sep 2011 03:01:14 +0400 2011, 03:01:14
4

Есть еще один трюк в минимизации импеданса между внутренними GND и VCC-рельсами в MCU и силовыми плоскостями.

Каждый неиспользуемый вывод MCU I /O должен быть подключен к GND или VCC, выбранному так, чтобы примерно то же количество неиспользуемых контактов выводилось на VCC относительно GND. Эти контакты должны быть настроены как выходы , и их логическое значение должно быть установлено в зависимости от того, к какой шине питания подключен выход.

Таким образом вы обеспечиваете дополнительные соединения между внутренними рельсами питания MCU и силовыми плоскостями на плате. Эти соединения просто проходят через индуктивность пакета и ESR и ESR модуля MOSFET, который включен в выходном драйвере GPIO.

schematic

имитировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Эта методика настолько эффективна, что внутренняя часть MCU связана с силовыми плоскостями, которые иногда платят, чтобы выбрать пакет для данного MCU, который имеет больше контактов, чем необходимо, просто для увеличения количества резервных силовых контактов. Если производитель вашей платы может ее решить, тогда вам также следует отдать предпочтение бессвинцовым (LCC) упаковкам, так как они обычно имеют более низкую индуктивность на основе платы. Возможно, вам захочется проверить, что, консультируясь с моделью IBIS для вашего MCU, если таковой имеется.

ответил Kuba Ober 12 FebruaryEurope/MoscowbThu, 12 Feb 2015 21:28:00 +0300000000pmThu, 12 Feb 2015 21:28:00 +030015 2015, 21:28:00
2

Всегда лучше применять хорошую практику, тем более что она не требует больше работы или затрат в этом типе дизайна.

Вы должны иметь переходные отверстия как можно ближе к конденсаторным колодкам, чтобы минимизировать индуктивность. Конденсатор должен быть близко к подводящим и заземляющим проводам чипа. Маршрутизацию во втором изображении следует избегать, а первая не идеальна. Если это прототип, я бы изменил развязку для производственной версии.

Помимо неисправности чипа в некоторых случаях, вы можете увеличить количество нежелательных излучений.

ответил Leon Heller 8 J0000006Europe/Moscow 2011, 00:10:44
2

Несмотря на то, что ваш дизайн «работает», как есть, по моему опыту, я узнал, что если вы не выполните «хорошую» работу по развязке и обходу, ваши схемы будут менее надежными и более восприимчивы к электрическим шумам. Вы также можете обнаружить, что то, что работает в лаборатории, может не работать в поле.

ответил Guill 11 AM00000030000005531 2014, 03:06:55

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132