Оптимізуйте шлях повернення сигналу за допомогою роз'єднання конденсаторів у двошаровій платі

Я розробляю досить складну двошарову дошку - я дійсно мушу піти на чотиришарову, але тут справа не в цьому. Я закінчую з розміщенням компонентів та маршрутизацією, і я роблю такі штрихи, як переконайтесь, що площини ґрунту покривають більшу частину дошки та добре зшиті між собою (так само ґрунтова сітка).

У певних областях у мене є сліди сигналу (наприклад, SPI), розкладені поверх наземної площини, потім сліду потужності (14V), потім іншої площини заземлення. Я не можу перемістити цей силовий слід від шляху, тому я подумав, що можу дозволити сигналу зворотних струмів пройти через нього, маючи кілька конденсаторів роз'єднання (100nF) між трасою потужності і площинами землі, прямо під моїми сигнальними слідами.

Ось зображення, про що я думаю:

Це гарна ідея зменшити площу сигнального циклу та керувати EMI?

Я не бачу сенсу для всієї цієї складності, і я впевнений, що додавання конденсаторів збільшує шум ланцюга. Цифрові сигнали, що проходять через трасування живлення, не є критичними, якщо ви розміщуєте роз'єднані конденсатори поруч із пристроями, що живлять живлення. Цифрові сигнали мають відносно швидкі межі і не повинні впливати на сильний слід. Більшість ІМС також мають звичайне відхилення шуму від своїх штифтів живлення, тому це насправді не велика справа. Також ваш слід SPI перпендикулярний до сліду потужності, а значить, перехресне звернення буде мінімальним.

— lucas92

Я не так переживаю за цілісність сигналу або зв'язок між слідами, це не сенс мого питання. Шлях повернення сигналу досить довгий і не відповідає правильному сліду сигналу, що зазвичай рекомендується. Я пам’ятаю, як читав про техніку, яку я намагаюся застосувати у випадку сигналів USB, і якусь примітку про застосування, рекомендується використовувати конденсатори, щоб потік зворотного струму був максимально наближений до слідів сигналу на іншому шарі.

О, ти турбуєшся про наземний шлях повернення. Я неправильно зрозумів питання. Я не впевнений у цьому, ви, ймовірно, в кінцевому підсумку додаєте шум до сліду живлення, правда?

— lucas92

Це мені теж цікаво. Залучені струми насправді невеликі, а силовий слід відфільтровується біля кожного підключеного до нього ІС (обхідні ковпачки), тому я не впевнений, що це буде проблемою.

Але якщо ви зробите це таким чином, що встановить посилання постійного струму на місцевий грунт GND? Вам потрібен ще один слід для посилання DC?

— lucas92

Ви правильні в розумінні. Зворотний струм від будь-якого сигналу захоче йти тим же шляхом, що і сам сигнал, використовуючи сусідню землю або площину потужності. Якщо земна площина зламана, вона все одно знайде шлях назад до джерела сигналу, але більш довгим менш оптимальним шляхом, який може призвести до більш високих викидів і зниження імунітету. Чи це проблема у вашій конструкції, залежить від багатьох факторів, таких як тактова частота сигналів і, що ще важливіше, від швидкості їх ребер.

Якщо ви вважаєте, що це може бути проблемою (і, мабуть, ви це зробите), тоді найкращим рішенням буде використання 4-х або більше шарів, щоб ви мали непорушену площину заземлення. За допомогою двошарової плати ви можете додати посилання 0805 або 1206 з нульовим омом, щоб зшити дві основи площини разом у точці, де вони розбиті, щоб забезпечити поточний шлях повернення.

— Стів Г
джерело

Я так думав. Я можу взяти участь у чотиришаровій платі під час наступної ітерації мого прототипу, але на сьогодні це насправді не варіант (і відповідність EMI ще не проблема). Слот, створений за допомогою силового сліду, занадто широкий, щоб перемикати його нульовим омом, отже, моє рішення з конденсатором. Я також знайшов цю статтю, яка припускає, що зшивання конденсаторів неоптимальне, але життєздатне для частот (або крайової швидкості) менше 100 МГц.

Я забув згадати, що вищезазначений папір безпосередньо з'єднує дві опорні площини, тоді як мені доведеться "прокладати" зворотний струм сигналу через проміжний слід.

Я не думаю, що ваше конденсаторне рішення спричинить проблеми, я просто не думаю, що це так добре, як безпосередньо зшивати літаки 0R.

— Стів Г