Einzelne Masseebene vs. geteilte Ebenen?

Meine Frage ist, wo ziehen Sie die Grenze zwischen der Verwendung einer einzelnen Ebene im Vergleich zum Entwerfen der Grundebenen?

Ich tu nicht; Ich halte die Flugzeuge so kontinuierlich wie möglich und benutze fast nie Slots - sie sind aus ein paar Gründen schlecht, die ich beschreiben werde. Ich verwalte die Rückströme mit der Platzierung von Komponenten.

Einmal hatte ich einen Rückstrom, der durch einen empfindlichen analogen Abschnitt floss, und mein Signal verschob sich um 10 %. Die Quelle war von einer Schaltung 'über' der analogen Sektion; der Pfad des Rückstroms auf der Erdungsebene muss geändert werden. Es gibt zwei Möglichkeiten:

1) Setzen Sie einen Schlitz in die Platine und leiten Sie den Rückstrom um den Abschnitt um, den ich schützen wollte. 2) Ordnen Sie die Komponenten neu an

Ich habe mich für Option 1 entschieden, weil ich keine Zeit hatte, das Board neu anzuordnen, aber Slots haben Konsequenzen. Option 2 hätte die Verwendung eines Slots vermieden, der Slot war sowieso kurz und ich musste keine Spuren darüber führen.

In den meisten Fällen kann ein gutes PCB-Layout die Verwendung von Steckplätzen vollständig vermeiden, indem die Rückströme verwaltet werden. Schlitze sind schlecht: Sie verwandeln die Leiterplatte in einen unbeabsichtigten Strahler, indem sie Schlitzantennen und Dipolantennen erzeugen.

Das andere Problem mit Schlitzen und der Aufteilung der Platine mit geteilten Ebenen besteht darin, dass das Laufen von Leiterbahnen darüber Rauschen erzeugen und die Impedanz einer Leiterbahn verringern kann (der Rückstrom für ein Hochgeschwindigkeitssignal folgt unter der Leiterbahn).

Ein gutes Platinenlayout trennt die empfindlichen Seiten von den lauten Seiten mit physischem Layout und hält die Ebenen kontinuierlich.

Quelle: https://www.autodesk.com/products/eagle/blog/everyday-app-note-successfully-design-mixed-signal-pcb-partitioning/

Zum Beispiel, wenn die Frequenz über einem bestimmten Schwellenwert liegt oder ein bestimmtes Maß an Empfindlichkeit erforderlich ist oder eine bestimmte Menge an Leistung an Masse abgegeben wird?

Die auf Masse geleitete Leistung nimmt den kürzesten Weg der Impedanz zurück zur Quelle. Bei Hochgeschwindigkeitssignalen kann dies anders sein als bei Gleichstrom und folgt normalerweise unterhalb der Hochgeschwindigkeitsspur oder so nah wie möglich.

Und welche Vorteile bietet Split Ground normalerweise gegenüber einer Single? Weniger Lärm? stabiler?

Ich sehe keinen Vorteil gegenüber dem richtigen Layout. Wenn Sie ein Erdungsproblem haben, müssen Sie zunächst herausfinden, ob es sich um ein Layout- oder ein Gleichtaktrauschen handelt (z. B. bei einem Kabel). Das Problem bei geteilten Ebenen / Schlitzen besteht darin, dass Spuren darüber verlaufen, was zu Problemen mit dem Rückstrom führt. Das andere Problem ist die unbeabsichtigte Strahlung, aber viele SMPSs sind sowieso mit einem Gehäuse abgeschirmt, so dass dies möglicherweise kein Problem darstellt, wenn Sie eine Abschirmung planen.

Henry Ott sagt in dem Buch Electromagnetic Compatibility Engineering (ich würde vorschlagen, das Buch zu kaufen, obwohl ein ähnlicher Artikel hier verfügbar ist ) Folgendes über Split Planes:

14.4 WANN SOLLTEN GETEILTE GRUNDPLÄNEN VERWENDET WERDEN?

Sollten Flugzeuge mit geteiltem Boden jemals verwendet werden? Mir fallen mindestens drei Fälle ein, in denen sie angemessen wären. Die Instanzen sind wie folgt:

• Einige medizinische Geräte mit geringen Leckstromanforderungen (10uA)
• Einige industrielle Prozesssteuerungsgeräte, bei denen die Ausgänge mit lauten elektromechanischen Hochleistungsgeräten verbunden sind
• Möglicherweise, wenn eine Platine von Anfang an falsch ausgelegt ist

Ein Flugzeug hat Probleme. Beispiel

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wenn Sie erwarten, dass bestimmte (hoffentlich nahe gelegene) Knoten der Grundebene NULL Volt zwischen diesen beiden Knoten haben, wird dies nicht passieren. Schlitze können Ihr Freund sein, um die störenden Ströme zu reduzieren, die auf dem Weg zwischen Ihren beiden empfindlichen Knoten fließen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Nehmen Sie eine Kopie des ausgedruckten Schaltplans und zeichnen Sie ALLE Erdströme. Beschriften Sie ihre Werte und Frequenzen und Flankenraten. (Induktivität kann eine Rolle spielen).

Beginnen Sie nun mit der Planung, wie Sie die Rauschströme von den GROUND-Knoten Ihrer empfindlichen Schaltkreise (Rückkopplungsspannungsteiler) fernhalten können.

Beachten Sie, dass WIDE- Schlitze störende Ströme besser dämpfen.

Meine Überlegungen zu Flugzeugen, obwohl ich viele schnelle Schaltungen in Flugzeugen mit mäßiger Wiedergabetreue gemacht habe, betrafen die Notwendigkeit einer extremen Wiedergabetreue für Audio- / Musiksignale und für niederfrequente 20/24-Bit-Messungen. Also NIEDRIG-FREQUENZ-Denken.

[Oh, magnetische und elektrische Felder spielen auch eine Rolle]