Sind Schleifen in Masseebenen akzeptabel?

Ich arbeite an einem PCB-Layout und habe gerade ein Groundplane-Gieß durchgeführt.

Aus der Arbeit mit Röhrenverstärker-Designs weiß ich, dass ein gutes sternförmiges Erdungsdesign viel dazu beiträgt, Brummen aus der Schaltung herauszuhalten. Masseschleifen sollten unbedingt vermieden werden.

Hier ist nun eine der Grundebenen eines Designs, an dem ich arbeite. Nur das Massesignal wird angezeigt, andere Signale werden ausgeblendet.

Die Masseebene (oben) einer Leiterplatte

Wenn Sie genau hinsehen, werden Sie sehen, dass es tatsächlich eine riesige Masseschleife (in Gelb dargestellt) zusammen mit einigen kleineren (nicht markiert) gibt:

Die Masseebene (oben) einer PCB - Schleife hervorgehoben

Ich könnte den Boden gießen, wo die Impedanz am wenigsten zählt, und strategisch ein paar Durchkontaktierungen zur zweiten Erdungsschicht platzieren, um ein schönes sternförmiges Erdungsdesign zu erhalten.

Andererseits ist es sehr verlockend, den Kupferguss einfach so zu lassen, wie er ist, und ein paar Durchkontaktierungen zu streuen, um die Gesamtimpedanz zu senken.

Was ist der bessere Weg, um mit den Schleifen umzugehen? Oder sind solche Schleifen in der Praxis ok?

Und noch ein paar Zusatzinfos: Die Schaltung selbst ist rein analog und enthält fast ausschließlich niederohmige Signale unter 1kOhm. Die höchste Signalfrequenz liegt bei etwa 10 MHz. Ich habe jedoch sehr schnelle Anstiegs- / Abfallzeiten im Bereich von 1000 V / µS.

Die Schaltung wird wahrscheinlich in der Nähe eines 13,56-MHz-RFID-Lesegeräts betrieben, daher erwarte ich ziemlich viel HF-Rauschen.

Screenshot der unteren Schicht (nur Bodenguss):

Die Masseebene (unten) einer Leiterplatte

Wenn Sie von der „zweiten Grundschicht“ sprechen, wie sieht das aus? Handelt es sich um ein 2-Lagen- oder 4-Lagen-Design?
Ich habe noch nie Probleme mit scheinbar kleinen Bereichen gesehen. (Sie können immer einen dünnen Punkt genau bestimmen und die Schleife unterbrechen.) Wichtiger ist es, die Erdströme zu verfolgen und sicherzustellen, dass die Erdungsebene unter allen schnellen Signalen (Anstiegszeit) kontinuierlich ist.
@ThePhoton Es ist ein zweischichtiges Design. Ich habe einen Screenshot der anderen Ebene hinzugefügt (nur Boden gezeigt).
@GeorgeHerold Danke, es gibt viel Boden unter den schnellen Signalen.
Die Grundschicht Ihres Boards ist der Sternpunkt. Wenn Sie eine Durchkontaktierung an einem empfindlichen Erdungsknoten und einem wichtigen Erdungsstromknoten platzieren, sollte dies in den meisten Fällen in Ordnung sein. Wie bereits erwähnt, sind Ihre Schleifen ziemlich klein und es wird schwierig sein, viel Energie an sie zu koppeln, wenn die Grundebene in der Nähe ist. Eine größere Gefahr wäre eine offene Schleife mit einem Kondensator, der sie bei einer Störfrequenz schließt. Wenn Sie Probleme feststellen, testen Sie ein Abdeckschild, um zu sehen, ob es hilft.

Antworten (1)

Ich könnte den Boden gießen, wo die Impedanz am wenigsten zählt, und strategisch ein paar Durchkontaktierungen zur zweiten Erdungsschicht platzieren, um ein schönes sternförmiges Erdungsdesign zu erhalten.

Ohne Ihren Schaltplan zu sehen, können wir nicht sagen, ob ein Sternboden angebracht ist oder nicht.

Wenn Sie diesen Weg gehen, denken Sie daran, dass Sie auch Rückwege für Ihre Signale bereitstellen müssen. Andernfalls könnte selbst eine Schleife entstehen, die EMI ausstrahlen oder empfangen kann.

Lassen Sie das Kupfer einfach so, wie es ist, und streuen Sie ein paar Durchkontaktierungen, um die Gesamtimpedanz zu senken.

Ohne genug zu wissen, um absolut sicher zu sein, empfehle ich diese Lösung vorläufig.

Wenn das Kupfer der oberen Schicht gut mit dem Kupfer der unteren Schicht verbunden ist, fungieren sie im Wesentlichen als eine Kupferregion und Sie müssen sich keine Sorgen um eine Schleife machen.

Möglicherweise haben Sie ein kleines Fenster durch die Platine, das nicht mit Kupfer verstopft ist, aber bei 13 MHz beträgt die Wellenlänge 23 Meter. Eine Schleife mit einem Durchmesser von wenigen mm wird diese Frequenz überhaupt nicht effizient aufnehmen.

Ich habe ein paar Durchkontaktierungen gemacht und die Schleifen so gelassen, wie sie sind :-)
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