Masse-Durchkontaktierungen werden auf spurlosen Bereichen auf einer 4-Lagen-Leiterplatte verwendet

Im Wesentlichen müssen Durchgangsstiche nur um etwa 1/20 der minimalen Wellenlänge beabstandet sein.

Dabei ist λ (Lambda) die Wellenlänge, v die Frequenz und c die Lichtgeschwindigkeit.

$\frac{300\text{Mm/s (speed of light)}}{868\text{MHz (/s)}}$ist eine Wellenlänge von 0,3456 m. Ein Zwanzigstel davon sind 17,2 cm. Bei Durchkontaktierungen mit einem Abstand von 17 cm und erheblichem Massekupfer würde die obere Oberfläche bei 868 MHz fast vollständig reflektierend erscheinen. Übermäßige Durchkontaktierungen können dem Platinenhersteller zusätzliche Kosten verursachen, da die winzigen Bohrer ziemlich schnell verschleißen und/oder brechen, was zu Ausschuss führt. Bei einigen Boards mag es ihnen egal sein, aber bei vielen Boards schon.

Würde sich [Stitching] positiv auf die Leiterplatte auswirken (EMI/EMV, bessere Rückwege, ..) oder eher negativ (Rauschquelle, Übersprechen, ..)?

Dies ist eine große Frage. Wenn Sie einen HF-Sender auf der Platine haben, sollte im Allgemeinen das externe Kupfer (Pour) auf der gleichen Seite geerdet werden, mit Nähten wie oben. Die meisten Module haben einen "Keepout"-Bereich, wo nichts darunter sein sollte - nähen Sie beide Seiten um diesen Bereich herum an den Boden. In oder in der Nähe einer reflektierenden Quelle (z. B. in einer Metallbox, auf einem Metalltisch usw.) kann es erforderlich sein, auch die Rückseite zu erden. Es ist in Ordnung, ein paar Spuren oben/unten zu führen, aber denken Sie an die Wellenlänge - eine offensichtlich exponierte Spur, die 17 cm lang ist, beginnt sich bei 868 MHz wie eine Antenne zu verhalten.

Wenn Sie eine Leiterbahn verwenden, um eine SMA oder Antenne mit dem HF-Modul zu verbinden, sind alle Arten von speziellen Anforderungen erforderlich, wie z um die gesamte Spur herum usw.) Werfen Sie einen Blick auf The Signal Path (Der Signalpfad) für Beispiele für sehr hochfrequentes Design und die damit verbundenen Details.

EMV, Rückwege, Rauschen, Übersprechen ... das sind alles getrennte Anliegen. Ich werde hier eine Zusammenfassung geben.

• EMV = Abschirmung/Entwurf von Schaltungen zur Reduzierung von Strahlungsemissionen und deren Anfälligkeit. Dies ist ein weites Feld des Studiums.
• Rückwege = Stromschleifen. Dinge, die große Ströme schnell schalten (wie digitale Logik, HF-Sender, Motortreiber, Schaltnetzteile usw.) Sie müssen analysieren, wo diese Ströme physikalisch fließen, wenn das Schalten auftritt, und "den Schleifenbereich minimieren". Je größer die Stromschleifen (insbesondere >17cm), desto mehr könnte die Platine ungewollt HF abstrahlen und den Funk stören. Kleinere Schleifen können auch andere Spuren stören (Übersprechen), also versuchen Sie, die Leistungsumschaltung vom Signal fernzuhalten. „Bypass“-Kondensatoren (normalerweise 0,1-µF-Keramik) werden so nah wie möglich an diesen Schaltern platziert, was dazu beiträgt, die an diesem Punkt erzeugten Leistungsspitzen zu „glätten“. GND-Durchkontaktierungen helfen normalerweise, den Widerstand zu senken und die EMI/EMV zu verbessern, können es aberRückwegschleifen behindern - dies ist wirklich eine ganz andere Betrachtung des physikalischen Layouts.
• Lärm - Auch ein weites Studiengebiet. Im Allgemeinen ist es umso besser, je starrer die Schaltungsmasse mit der physischen Masse (Chassis und Masse) verbunden ist. Je mehr % des oberen (und unteren, für empfindliche Signale) Kupfergusses geerdet sind, desto geringer ist die Störanfälligkeit bei zunehmender Frequenz. Das Via-Stitching selbst ist kein Hauptanliegen für das Rauschen. Routing und Schleifenvermeidung sind viel wichtiger.
• Und Rauschen kann von der Schaltung selbst kommen, z. B. wenn digitale Logikspuren direkt über empfindlichen analogen Eingängen verlaufen, was ein Beispiel für Übersprechen ist. Wie Sie eine Leiterplatte verlegen, wird für schnellere Frequenzen immer wichtiger, denn je höher die Frequenz, desto kürzer müssen die Leiterbahnen sein, um zu Antennen zu werden.

Woher würde ich wissen, ob ich [via Stitching] verwenden müsste, um die Induktivität zu reduzieren?

Dies passt zu Rückpfaden, Rauschen und Übersprechen. Vermeiden Sie dies im Allgemeinen, indem Sie die Leiterplatte besser entwerfen. Dies kann bedeuten, mehrmals mit der Bestückung zu beginnen, um kürzeste Wege zu erreichen. Halten Sie die Leiterbahnen kurz, verwenden Sie geeignete Entkopplungskappen in der Nähe von Schaltgeräten und verwenden Sie eine Erdung auf der HF-Seite.

Wenn Sie ein schnelles Oszilloskop verwenden, sehen Sie hochfrequentes Klingeln an den Spitzen und Tälern von Logikübergängen, HF-Oszillationen auf Stromschienen usw. All dies kann auf parasitäre Induktivitäten und Kapazitäten zurückzuführen sein. Diese bilden einen ungewollten LC-Schwingkreis. Alles Leitfähige hat eine gewisse Menge von jedem. Beides kann abgemildert werden, indem bessere Komponenten, kürzere Spuren, mehr Platz zwischen den Spuren, keine Schleifenspuren usw. verwendet werden. Wenn ein Durchgangsstich zum Boden ein kürzerer Weg ist als eine Spur, dann hat er weniger von beidem.

Beachten Sie, dass es verlockend sein kann, auf dem Pad eines Geräts, z. B. eines Entkopplungskondensators, eine Durchkontaktierung mit Masse herzustellen. Dies wird nicht empfohlen ... es kann für eine handbestückte Platine funktionieren, aber die maschinelle Bestückung und das Reflow neigen dazu, "Grabstein" zu bilden oder diese auf ihr Ende zu stellen, da die Durchkontaktierung das Lötmittel vom Pad wegsaugt.