2025-09-25
การติดดินเป็นวีรบุรุษที่ไม่เป็นที่รู้จักของการออกแบบ PCB แต่มันมักถูกมองข้าม แผนการติดดินที่ไม่ดีสามารถเปลี่ยนวงจรที่ออกแบบได้ดีขณะที่เทคนิคที่เหมาะสมสามารถเพิ่มความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ, ลดความรบกวนทางไฟฟ้าแม่เหล็ก (EMI) ถึง 20 dB และให้ความสามารถในการทํางานที่มั่นคงสําหรับการออกแบบความเร็วสูงหรือสัญญาณผสมผสานจากการก่อตั้งพื้นดินจุดเดียวที่ง่ายสําหรับวงจรความถี่ต่ํา ไปยังวิธีการไฮบริดที่ก้าวหน้าสําหรับระบบอากาศ, การเลือกวิธีการติดดินที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับประเภทวงจร, ความถี่, และข้อจํากัดการวางแผนของคุณ. คู่มือนี้แยกเทคนิคการติดดิน PCB ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด, ข้อดีและข้อเสียของพวกเขา,และวิธีการเลือกที่สมบูรณ์แบบสําหรับโครงการของคุณ.
ประเด็นสําคัญ
1ระบบพื้นที่แข็งเป็นสากล: พวกมันลด EMI 20 dB, ให้เส้นทางการกลับที่มีความขัดต่ํา และทํางานสําหรับความถี่ต่ํา (≤ 1 MHz) และสูง (≥ 10 MHz)PCIe).
2.การติดตั้งพื้นดินที่ตรงกับความถี่: ใช้การติดตั้งพื้นดินจุดเดียวสําหรับวงจร ≤1 MHz (เช่นเซ็นเซอร์แบบแอนาล็อก) หลายจุดสําหรับ ≥10 MHz (เช่นโมดูล RF) และไฮบริดสําหรับการออกแบบสัญญาณผสม (เช่นอุปกรณ์ IoT ที่มีส่วน analog + digital).
3หลีกเลี่ยงการแยกพื้นที่: ช่องว่างทําหน้าที่เหมือนแอนเทนน์, เพิ่ม EMI ใช้พื้นที่แข็งเดียวและแยกพื้นที่แอนಲಾಗ์ / ดิจิตอลในจุดอัดต่ําหนึ่ง
4.เรื่องการวางแผน: วางระนาบพื้นที่ใกล้กับชั้นสัญญาณ ใช้ช่องเย็บในการเชื่อมระนาบ และเพิ่มตัวประกอบการแยกหัวกระแนกใกล้กับปินพลังงานเพื่อเพิ่มความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ
5การออกแบบสัญญาณผสมผสานต้องการการแยก: ใช้ข้อมูลอิฟริตหรือ optocouplers เพื่อแยกพื้นแอนาล็อกและดิจิตอล, ป้องกันเสียงดังจากการบกพร่องสัญญาณที่ nhạy cảm.
เทคนิค การ ทํา แผ่นดิน PCB หลัก: วิธี การ
เทคนิคการติดดินแต่ละวิธีถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาเฉพาะเจาะจง จากเสียงกระแทกความถี่ต่ําไปยัง EMI ความเร็วสูงและข้อจํากัด.
1. การตั้งพื้นที่จุดเดียว
การตั้งพื้นดินจุดเดียวเชื่อมทุกวงจรต่อกับจุดพื้นที่ร่วมเดียว สร้างโทปโลยี "ดาว" ที่ไม่มีวงจรสองวงแบ่งเส้นทางพื้นดิน นอกจากจุดกลาง
วิธี การ
a.ความถี่ความถี่ต่ํา: ดีที่สุดสําหรับวงจรที่มีความถี่ ≤ 1 MHz (ตัวอย่างเช่นเซ็นเซอร์อานาล็อก, ไมโครคอนโทรลเลอร์ความเร็วต่ํา)
b. การแยกเสียง: ป้องกันการเชื่อมต่ออัมพานซ์แบบสามัญ วงจรแบบแอนาล็อกและดิจิตอลมีส่วนร่วมเพียงการเชื่อมต่อพื้นดินเดียว, ลดการพูดข้าม
c. การดําเนินการ: ใช้รอยทองแดงหนา (≥ 2 มิลลิเมตร) เป็นศูนย์กลาง "ดาว" โดยการเชื่อมต่อที่ดินทั้งหมดจะนําไปตรงไปที่จุดนี้
ข้อดีและข้อเสีย
| ข้อดี | ข้อเสีย |
|---|---|
| ง่ายในการออกแบบและนําไปใช้สําหรับวงจรขนาดเล็ก | ความผิดพลาดที่ความถี่สูง (≥ 10 MHz): เส้นทางที่ยาวของพื้นที่เพิ่มความแรงดึง, ทําให้พื้นที่กระโดด |
| ตัดแยกเสียงเสียงความถี่ต่ําระหว่างส่วนอานาล็อก / ดิจิตอล | ไม่สามารถปรับขนาดได้สําหรับ PCBs ใหญ่ เส้นทางยาวสร้างวงจรพื้นดิน |
| ค่าใช้จ่ายต่ํา (ไม่มีชั้นเพิ่มเติมสําหรับเครื่องบินพื้นดิน) | การควบคุม EMI ที่ไม่ดีสําหรับสัญญาณความเร็วสูง (เช่น Wi-Fi, Ethernet) |
ดีที่สุดสําหรับ:
วงจรแบบแอนาล็อกความถี่ต่ํา (เช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิ, พรีแอมเปอร์เสียง) และการออกแบบชิปเดียวที่เรียบง่าย (เช่น โครงการ Arduino)
2. การตั้งพื้นที่หลายจุด
การตั้งพื้นที่หลายจุด ทําให้วงจรหรือส่วนประกอบแต่ละชิ้นเชื่อมต่อกับระดับพื้นที่ที่ใกล้ที่สุด สร้างเส้นทางกลับที่สั้นและตรงหลายเส้นทาง
วิธี การ
a.ความถี่สูง: ปรับปรุงให้เหมาะกับความถี่ ≥ 10 MHz (ตัวอย่างเช่น โมดูล RF, เครื่องรับสัญญาณ 5G)
b. เส้นทางอุดหนุนต่ํา: สัญญาณแต่ละตัวกลับการไหลของกระแสไฟฟ้าไปยังพื้นที่ใกล้เคียงที่สุด, ลดพื้นที่วงจรและการชักชวนให้น้อยที่สุด (สําคัญสําหรับสัญญาณความเร็วสูง)
c.การดําเนินการ: ใช้ระดับพื้นดินที่แข็ง (หรือระดับพื้นที่ที่เชื่อมต่อหลายอัน) และเส้นทางการเชื่อมต่อพื้นดินผ่านช่องทางที่วางอยู่ตรงกับร่องสัญญาณเพื่อให้เส้นทางกลับสั้น
ข้อดีและข้อเสีย
| ข้อดี | ข้อเสีย |
|---|---|
| การควบคุม EMI ที่ยอดเยี่ยม ลดการออกรัศมีลง 15~20 dB | Overkill สําหรับวงจรความถี่ต่ํา (≤1 MHz): เส้นทางหลายเส้นสามารถสร้างวงจรพื้นดินได้ |
| สามารถปรับขนาดได้สําหรับ PCB ขนาดใหญ่ที่มีความหนาแน่นสูง (เช่น motherboard ของเซอร์เวอร์) | จําเป็นต้องมีพื้นที่พื้นที่ เพิ่มจํานวนชั้น PCB และต้นทุน |
| ลดการกระโดดจากพื้นดิน และการสะท้อนสัญญาณ | ต้องระวังการวางไว้ เพื่อหลีกเลี่ยงเส้นทางการกลับที่แตก |
ดีที่สุดสําหรับ:
วงจรดิจิตอลความเร็วสูง (เช่น เอมโมรี่ DDR5, Ethernet 10G) อุปกรณ์ RF และ PCB ใด ๆ ที่มีความถี่มากกว่า 10 MHz
3. ระดับพื้นดิน (มาตรฐานทอง)
แผ่นพื้นคือชั้นทองแดงต่อเนื่อง (มักเป็นชั้น PCB ทั้งหมด) ที่ทําหน้าที่เป็นพื้นที่ทั่วไป. มันเป็นเทคนิคการก่อพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสําหรับการออกแบบ PCB เกือบทั้งหมด
วิธี การ
a.การออกแบบสองประสงค์: ให้ทั้งพื้นที่อัดต่ํา (สําหรับกระแสกลับ) และ EMI ปราง (ดูดซึมสนามไฟฟ้าแม่เหล็กที่หลง)
b.ผลประโยชน์หลัก:
ลดพื้นที่วงจรไปใกล้ศูนย์ (กระแสกลับไหลตรงใต้ร่องรอยสัญญาณ)
ลดอุปสรรคพื้นดิน 90% เมื่อเทียบกับรอยพื้นดิน (ระนาบทองแดงมีพื้นที่ตัดข้ามมากกว่า)
ป้องกันสัญญาณที่รู้สึกจากการขัดขวางภายนอก (ทําหน้าที่เป็นกรงฟาราเดย์)
c.การดําเนินการ: สําหรับ PCB 4 ชั้น วางระดับพื้นที่ติดกับชั้นสัญญาณ (เช่น ชั้น 2 = ดิน, ชั้น 3 = พลังงาน) เพื่อให้การป้องกันสูงสุดใช้ vias การเย็บ (ระยะห่างกัน 5 10mm) เพื่อเชื่อมตัวกรองพื้นข้ามชั้น.
ข้อดีและข้อเสีย
| ข้อดี | ข้อเสีย |
|---|---|
| ทํางานสําหรับความถี่ทุกระดับ (DC ถึง 100 GHz) | เพิ่มต้นทุน PCB (ชั้นเพิ่มเติมสําหรับระดับพื้นที่พิเศษ) |
| กําจัดวงจรพื้นดินและลด EMI โดย 20 dB | จําเป็นต้องวางแผนให้ดี เพื่อหลีกเลี่ยง "จุดตาย" (ช่องว่างในเครื่องบิน) |
| ทําให้เส้นทางเรียบง่าย ไม่จําเป็นต้องติดตามเส้นทางพื้นดินด้วยมือ | หนากว่าการติดดินแบบติดรอย (ไม่สําคัญสําหรับการออกแบบส่วนใหญ่) |
ดีที่สุดสําหรับ:
เกือบทุก PCBs จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค (สมาร์ทโฟน, โน๊ตพ์ต็อป) ไปยังระบบอุตสาหกรรม (PLC) และอุปกรณ์ทางการแพทย์ (เครื่อง MRI)
4สตาร์ แกรนด์
การติดพื้นดาว เป็นการเปลี่ยนแปลงของการติดพื้นจุดเดียว โดยที่เส้นทางพื้นดินทั้งหมดจะเข้ากันที่จุดต่ําต่ํา (มักจะเป็นพื้นดินหรือหลั่งทองแดง)มันถูกออกแบบมาเพื่อแยกวงจรที่มีความรู้สึก.
วิธี การ
a.จุดมุ่งเน้นการแยกแยก: แยกพื้นที่แบบแอนาล็อก, ดิจิตอล และพลังงาน โดยมีแต่ละกลุ่มเชื่อมต่อกับศูนย์กลางดาวผ่านร่องรอยพิเศษ
b. สําคัญสําหรับสัญญาณผสมผสาน: ป้องกันเสียงเสียงดิจิตอลจากการรั่วเข้าไปในวงจรแบบแอนลาจ (ตัวอย่างเช่น เสียงสลับของไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ทําลายสัญญาณเซ็นเซอร์)
c. การดําเนินการ: ใช้แผ่นทองแดงขนาดใหญ่เป็นศูนย์กลางดาว; เส้นทางรอยพื้นแอนาล็อกที่มีความกว้างที่กว้างกว่า (≥ 1 มม) เพื่อลดอุปทาน
ข้อดีและข้อเสีย
| ข้อดี | ข้อเสีย |
|---|---|
| เหมาะสําหรับการออกแบบสัญญาณผสมผสาน (ตัวอย่างเช่นเซ็นเซอร์ IoT ด้วยข้อมูลเข้าแบบแอนาล็อก + พรสิเซอร์ดิจิตอล) | ไม่สามารถปรับขนาดได้สําหรับ PCBs ใหญ่ รอยยาวสร้างความแรงสูง |
| ง่ายในการแก้ไขความผิดพลาด (เส้นทางพื้นดินสะอาดและแยกแยก) | ไม่ดีสําหรับความถี่สูง (≥ 10 MHz): เส้นทางยาว ๆ ส่งผลให้สัญญาณสะท้อน |
| ค่าใช้จ่ายต่ํา (ไม่จําเป็นต้องมีเครื่องบินพื้นดินสําหรับการออกแบบขนาดเล็ก) | ความเสี่ยงของลุปพื้นดิน ถ้ารอยไม่ถูกนําไปตรงไปยังศูนย์กลางดาว |
ดีที่สุดสําหรับ:
เครื่องวงจรสัญญาณผสมผสานขนาดเล็ก (เช่น เครื่องตรวจสอบทางการแพทย์แบบพกพา, โมดูลเซ็นเซอร์) ความถี่ ≤ 1 MHz
5. การก่อสร้างพันธุ์พันธุ์พันธุ์
การก่อตั้งพื้นดินแบบไฮบริดรวมเทคนิคจุดเดียว, หลายจุด และระดับพื้นดินที่ดีที่สุดเพื่อแก้ปัญหาด้านการออกแบบที่ซับซ้อน (เช่น ระบบสัญญาณผสมความถี่สูง)
วิธี การ
a.กลยุทธ์ความถี่คู่:
ความถี่ต่ํา (≤1 MHz): ใช้การติดดินจุดเดียว/ดาวสําหรับวงจรแบบแอนಲಾಗ์
ความถี่สูง (≥ 10 MHz): ใช้การติดดินหลายจุดผ่านระดับพื้นสําหรับชิ้นส่วนดิจิตอล / RF
b. เครื่องมือแยก: ใช้ข้อมูลกระสุนเฟอริต (บล็อกเสียงความถี่สูง) หรือออปโตคัพเลอร์ (แยกแบบอานาล็อก / ดิจิตอล) เพื่อแยกโดเมนพื้นดิน
c.ตัวอย่างด้านอากาศ: แผ่น PCB ดาวเทียมใช้เซ็นเซอร์แบบแอนาล็อก (จุดเดียว) เชื่อมต่อกับโปรเซสเซอร์ดิจิทัล (หลายจุดผ่านระดับพื้นดิน) โดยมีขีดเฟอริตปิดเสียงระหว่างโดเมน.
ข้อดีและข้อเสีย
| ข้อดี | ข้อเสีย |
|---|---|
| แก้ปัญหาการติดพื้นที่ที่ซับซ้อน (เช่น สัญญาณผสม + ความเร็วสูง) | ยากกว่าที่จะออกแบบและรับรอง |
| ตอบสนองมาตรฐาน EMC ที่เข้มงวด (เช่น CISPR 22 สําหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค) | จําเป็นต้องเลือกส่วนประกอบ (ข้อมูลกระจกเฟอริต, optocouplers) เพิ่มต้นทุน |
| สามารถปรับขนาดได้ สําหรับ PCB ขนาดใหญ่หลายโดเมน | จําเป็นต้องจําลอง (ตัวอย่างเช่น Ansys SIwave) เพื่อตรวจสอบความเหงาเสียง |
ดีที่สุดสําหรับ:
การออกแบบที่ก้าวหน้า เช่น อิเล็กทรอนิกส์อากาศสถานีฐาน 5G และอุปกรณ์การแพทย์ (เช่น เครื่องฉีดเสียงด้วยเครื่องแปลงอานาล็อก + เครื่องประมวลผลดิจิตอล)
วิธี การ เปรียบ เทียบ เทคนิค การ แผ่น ดิน: ประสิทธิภาพ เสียง เสียง และ ความ มั่นคง ของ สัญญาณ
ไม่ใช้อุปกรณ์การติดพื้นดินทั้งหมดมีประสิทธิภาพเท่าเทียมกัน\ การเลือกของคุณจะส่งผลกระทบต่อ EMI คุณภาพสัญญาณ และความน่าเชื่อถือของวงจร ด้านล่างนี้คือการเปรียบเทียบที่ใช้ข้อมูลเพื่อช่วยคุณตัดสินใจ
1การควบคุม EMI เทคนิคไหนลดเสียงเสียงได้ดีที่สุด?
EMI เป็นภัยคุกคามที่ใหญ่ที่สุดต่อ PCB ความเร็วสูง ผ่าพื้นมีผลตรงต่อปริมาณเสียงที่วงจรของคุณปล่อยหรือดูดซึม
| เทคนิคการติดดิน | การลด EMI | ดีที่สุดสําหรับความถี่ | จํากัด |
|---|---|---|---|
| ระดับพื้นดิน | สูงสุด 20 dB | DC ราคา 100 GHz | ค่าส่วนเกิน |
| มัลติพอยท์ | 15-18 dB | ≥ 10 MHz | ต้องการเครื่องบินพื้นดิน |
| ไฮบริด | 12 ∆ 15 dB | ผสมผสาน (1MHz 10GHz) | การออกแบบที่ซับซ้อน |
| ดาว | 8 ∆ 10 dB | ≤ 1 MHz | ความผิดพลาดความถี่สูง |
| จุดเดียว | 5 ∆ 8 dB | ≤ 1 MHz | ไม่มีความสามารถในการปรับขนาด |
| การติดตามพื้นที่ (รถบัส) | 0 ∆5 dB | ≤ 100 kHz | อุปสรรคสูง |
หมายเหตุสําคัญ: ช่องว่างบนพื้นที่ (เช่น การตัดสําหรับการนําทาง) ปฏิบัติหน้าที่เป็นแอนเทนน์ เพิ่ม EMI ขึ้น 10 15 dB.
2ความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ: การรักษาสัญญาณให้สะอาด
ความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ (SI) หมายถึงความสามารถของสัญญาณในการเดินทางโดยไม่มีการบิดเบือน การตั้งพื้นดินมีผลต่อ SI โดยการควบคุมความคืบหน้าและความยาวเส้นทางการกลับ
| เทคนิค | อุปสรรค (ที่ 100 MHz) | ความยาวเส้นทางกลับ | การจัดอันดับความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ |
|---|---|---|---|
| ระดับพื้นดิน | 0.1 ละ 0.5Ω | < 1 มิลลิเมตร (ตามรอย) | ดีมาก (5/5) |
| มัลติพอยท์ | 0.5 ละ 1Ω | 1 ′′5 มิลลิเมตร | การ สร้าง ความ สะดวกสบาย |
| ไฮบริด | 1 ∆2Ω | 5 ̊10 มม. | ดี (3/5) |
| ดาว | 5?? 10Ω | 10?? 20 มม. | สิทธิธรรม (2/5) |
| จุดเดียว | 10?? 20Ω | 20 หมื่น 50 มม. | คนยากจน (1/5) |
ทําไมสิ่งนี้จึงสําคัญ: อุปสรรคต่ําของพื้นที่พื้นที่ (0.1Ω) ทําให้การตกของแรงดัน <10mV ในขณะที่อุปสรรค 20Ω ของพื้นที่จุดเดียวทําให้ 200mV ลดลงเพียงพอที่จะทําลายสัญญาณดิจิตอล (เช่น 3.สัญญาณตรรกะ 3V ต้องการเสียง < 50mV เพื่อให้ยังคงใช้ได้).
3ความเหมาะสมในการใช้งาน: เทคนิคการจับคู่กับประเภทวงจร
เป้าหมายและความถี่ของวงจรของคุณจะกําหนดวิธีการติดดินที่ดีที่สุด ใช้คู่มือนี้เพื่อให้การออกแบบของคุณตรงกับเทคนิคที่ถูกต้อง:
| ประเภทวงจร | ความถี่ | เทคนิคการติดดินที่ดีที่สุด | เหตุผล |
|---|---|---|---|
| เครื่องตรวจจับ Analog (ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิ) | ≤ 1 MHz | ดาว/จุดเดียว | หลบแยกเสียงความถี่ต่ํา |
| ดิจิตอลความเร็วสูง (เช่น DDR5) | ≥ 10 MHz | พื้นที่ + หลายจุด | อุปสรรคต่ํา + เส้นทางกลับสั้น |
| สัญญาณผสมผสาน (ตัวอย่างเช่นเซ็นเซอร์ IoT + MCU) | 1 MHz 10 GHz | ไฮบริด | ตัดแยกตัวแบบอานาล็อก / ดิจิตอล ในขณะที่ทํางานด้วยความเร็วสูง |
| โมดูล RF (ตัวอย่างเช่น Wi-Fi 6) | ≥2.4 GHz | ระดับพื้นดิน | ป้องกันการขัดแย้งจากภายนอก |
| เครื่องวงจรพลังงาน (ตัวอย่างเช่น เครื่องปรับระดับแรงดัน) | DC1 MHz | ระดับพื้นดิน | อุปสรรคต่ําสําหรับกระแสไฟฟ้าสูง |
ข้อ ผิด ที่ ควร หลีก เลี่ยง
แม้ จะ มี เทคนิค การ แผ่นดิน ลง ที่ ดี ที่สุด ก็ จะ ไม่ ได้ ถ้า ใช้ อย่าง ไม่ ดี. ด้านล่าง นี้ มี ข้อผิดพลาด ที่ บ่อย ที่สุด และ วิธี แก้ไข.
1การแยกระดับพื้นดิน
a. ความผิดพลาด: การตัดระดับพื้นที่เพื่อแยกพื้นที่แบบแอนาล็อก/ดิจิตอล (ตัวอย่างเช่น "เกาะพื้นที่ดิจิตอล" และ "เกาะพื้นที่แบบแอนาล็อก")
b.ผลลัพธ์: ช่องว่างสร้างเส้นทางการกลับความขัดขวางสูง สัญญาณข้ามช่องว่างเพิ่ม EMI 15 dB และทําให้พื้นที่กระโดด
c.Fix: ใช้ระดับพื้นที่ที่แข็งแรงเดียว ตัดแยกอานาล็อก / ดิจิตอลโดยเชื่อมต่อมันในจุดหนึ่ง (เช่น สะพานทองแดง 1 มม.) และใช้ขีดขีดเฟอริทเพื่อปิดเสียงความถี่สูง
2. ลุปพื้นที่ยาว
a.ความผิดพลาด: การนําร่องรอยพื้นดินไปในวงกลม (เช่นร่องรอยพื้นดินดิจิตอลที่รอบ PCB ก่อนที่จะถึงระดับพื้นดิน)
b. ผลลัพธ์: ลุปทําหน้าที่เป็นแอนเทนน์, รับ EMI และเพิ่มการชักชัก (ลุป 10 ซม. มีการชักชักชัก ~ 1μH, ส่งผลให้มีเสียง 1V ที่ 100 MHz)
c.Fix: ให้เส้นทางที่ติดกับพื้นดินสั้นและตรง ใช้ช่องทางสําหรับเชื่อมต่อกับระดับพื้นดินทันทีหลังจากส่วนประกอบ
3การจัดทุนที่ไม่ดี
a. ความผิดพลาด: การวางช่องทางการกัดดินห่างจากร่องรอยสัญญาณ (เช่นช่องว่าง 10 มมระหว่างร่องรอยสัญญาณและร่องรอยการกัดดิน)
b.ผลลัพธ์: กระแสกลับใช้เส้นทางยาว เพิ่มพื้นที่วงจรและการสะท้อนสัญญาณ
c.Fix: วางช่องทางพื้นดินในระยะ 2 มิลลิเมตรของร่องรอยสัญญาณสําหรับร่องรอยความเร็วสูง (> 1 GHz) ใช้ช่องทางสองเส้นต่อร่องรอยเพื่อลดความชักชวน
4ละเว้น Layer Stackup
a. ความผิดพลาด: การใช้ PCB 2 ชั้น โดยไม่มีระดับพื้นที่พิเศษ (ขึ้นอยู่กับรอยพื้นที่แทน)
b. ผลลัพธ์: อุปทานพื้นดินสูงกว่า 10 เท่า ส่งผลให้เกิด EMI และสูญเสียสัญญาณ
c.Fix: สําหรับความถี่ ≥ 1 MHz ใช้ PCB 4 ชั้นที่มีระดับพื้นดิน/พลังงานพิเศษ (ชั้น 2 =พื้นดิน, ชั้น 3 =พลังงาน)
5. การผสมผสานแรงดัน
a.ความผิดพลาด: การเชื่อมต่อพื้นที่ความดันสูง (เช่น 12V) และความดันต่ํา (เช่น 3.3V) โดยไม่แยก
b.ผลลัพธ์: เสียงแรงดันสูงทําลายสัญญาณแรงดันต่ํา (ตัวอย่างเช่น เสียงการสลับของมอเตอร์ 12 วอลล์ ทําให้ MCU 3.3 วอลล์ล้มลง)
c.Fix: ใช้ optocouplers เพื่อแยกพื้นที่หรือการกัดกัดแบบทั่วไปเพื่อป้องกันเสียงดังระหว่างเขตความกระชับกําลัง
วิธี เลือก เทคนิค การ แผ่นดิน ที่ ถูก ต้อง: คู่มือ ขั้น ละ ขั้น ละ
ติดตามขั้นตอนเหล่านี้เพื่อเลือกวิธีการติดดินที่สมบูรณ์แบบสําหรับ PCB ของคุณ:
1กําหนดความถี่ของวงจรของคุณ
a.≤1 MHz: การติดดินจุดเดียวหรือดวงดาว (ตัวอย่างเช่นเซ็นเซอร์แบบแอนาล็อก)
b.1 MHz 10 MHz: การติดพื้นแบบไฮบริด (การออกแบบสัญญาณผสม)
c.≥10 MHz: ระดับพื้นดิน + การตั้งพื้นดินหลายจุด (ดิจิตอล/RF ความเร็วสูง)
2. ระบุประเภทวงจร
a.เฉพาะแบบแอนาล็อก: ดาวหรือจุดเดียว
b.Digital-only: ระดับพื้น + หลายจุด
c. สัญญาณผสมผสาน: ไฮบริด (แยกตัวแอนาล็อก / ดิจิตอลด้วยข้อมูลกระบอกเฟอริท)
d.มุ่งเน้นพลังงาน: ระดับพื้นดิน (อุปสรรคต่ําสําหรับกระแสไฟฟ้าสูง)
3. ประเมินข้อจํากัดการวางแผน
a.PCB ขนาดเล็ก (<50mm): ดาวหรือจุดเดียว (ไม่จําเป็นต้องมีระดับพื้นดิน)
b. PCB ขนาดใหญ่ / ความหนาแน่นสูง: ระดับพื้น + หลายจุด (สามารถปรับขนาดได้)
c. ขั้นต่ําชั้น: หากมีเพียง 2 ชั้น ใช้กรีดพื้น (รอยทองแดงหนาในรูปกรีด) แทนสําหรับระนาบเต็ม
4. ยืนยันด้วยการจําลอง
a.ใช้เครื่องมือเช่น Ansys SIwave หรือ Cadence Sigrity เพื่อ:
การทดสอบการปล่อย EMI สําหรับเทคนิคการกดดินที่แตกต่างกัน
ตรวจสอบความสมบูรณ์ของสัญญาณ (แผนภูมิตาสําหรับสัญญาณความเร็วสูง)
ตรวจสอบความคืบหน้าของพื้นที่ ผ่านความถี่
5. รูปแบบและการทดสอบ
a. สร้างต้นแบบและวัด
EMI พร้อมเครื่องวิเคราะห์สเปคตรัม (เป้าหมาย < 50 dBμV/m ที่ 30 MHz1 GHz)
ความสมบูรณ์แบบของสัญญาณด้วยออสซิลโลสโกป (ตรวจสอบการเกิน/ต่ํา < 10% ของขนาดสัญญาณ)
การกระโดดลงจากพื้นดินด้วยเครื่องวัดไฟฟ้า (รักษา < 50mV สําหรับวงจรดิจิตอล)
FAQ
1ทําไมเครื่องบินพื้นดินถึงดีกว่าเครื่องบินพื้นดิน?
ระเบียงพื้นดินมีพื้นที่ทองแดงมากกว่ามาก ลดอุปสรรค 90% เมื่อเทียบกับร่องรอยลดพื้นที่วงจรและเสียงให้น้อยที่สุด.
2ฉันใช้เครื่องบินพื้นดินสําหรับ PCB สัญญาณผสมได้มั้ย?
ใช่ ใช้ระดับพื้นดินแข็งเดียว และแยกพื้นดินแบบอานาล็อก / ดิจิตอลในจุดหนึ่ง (เช่น สะพานทองแดง) เพิ่มขีดฟีริทไปยังรอยพื้นดินแบบอานาล็อกเพื่อป้องกันเสียงเสียงดิจิตอลความถี่สูง
3วิธีการลด EMI ใน PCB 2 ชั้น (ไม่มีระดับพื้นดิน)
ใช้กรีดพื้น: สร้างกรีดของรอยทองแดงหนา (≥ 2 มม.) ทั่ว PCB, กับ vias เชื่อมต่อกรีดบน / ด้านล่าง. นี้ลดอุปสรรค 50% เทียบกับรอยพื้นเดียว.
4. ความถี่สูงสุดสําหรับจุดเดียวของพื้นที่คืออะไร?
การติดดินจุดเดียวทํางานดีที่สุดสําหรับ ≤ 1 MHz มากกว่าความถี่นี้ การติดดินระยะยาวจะสร้างความชักชวนสูง ส่งผลให้เกิดการกระโดดจากพื้นดินและ EMI
5ฉันต้องการเส้นเย็บกี่เส้น เพื่อเครื่องบินพื้นดิน?
การเย็บช่องว่างห่างกัน 5-10 มม โดยเฉพาะบริเวณขอบ PCB สําหรับการออกแบบความถี่สูง (> 1 GHz) ใช้ช่องว่างทุก 3 มม เพื่อสร้างผลกรงฟาราเดย์
สรุป
การติดดิน PCB ไม่ได้เป็นทางออกที่เหมาะสําหรับทุกคน แต่มันเป็นทางออกที่สําคัญ เทคนิคที่เหมาะสมสามารถเปลี่ยนวงจรที่มีเสียงดังและไม่น่าเชื่อถือ เป็นระบบที่มีประสิทธิภาพสูงขณะที่การเลือกที่ผิดพลาดอาจนําไปสู่การออกแบบใหม่ที่แพง หรือการทดสอบ EMC ที่ล้มเหลว.
สําหรับ PCBs ที่ทันสมัยส่วนใหญ่ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเร็วสูงหรือสัญญาณผสมผสาน) ระดับพื้นที่แข็งแรงเป็นพื้นฐานที่คู่กับการตั้งพื้นที่หลายจุดสําหรับความถี่สูงหรือวิธีไฮบริดสําหรับการออกแบบที่ซับซ้อนหลีกเลี่ยงความผิดพลาดทั่วไป เช่น แบ่งระนาบหรือลุปพื้นที่ยาว, และยืนยันการออกแบบของคุณด้วยการจําลองและทําต้นแบบ
เมื่อ PCBs เติบโตเร็วขึ้น (เช่น 112G PCIe) และคอมแพคต์มากขึ้น (เช่น Wearables) การติดพื้นดินจะยิ่งสําคัญขึ้น โดยการสอดคล้องเทคนิคการติดพื้นดินของคุณกับความถี่, ประเภทและการวางแผนของวงจรของคุณ,คุณจะสร้าง PCB ที่มั่นคง เสียงต่ํา และพร้อมที่จะตอบสนองความต้องการของอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย
จําไว้ว่า การตั้งพื้นดินเป็นการลงทุน การใช้เวลาในยุทธศาสตร์ที่เหมาะสมในตอนแรก ช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงการแก้ไขปัญหา EMI หรือสัญญาณในภายหลัง ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบเซ็นเซอร์ง่ายๆ หรือโมดูล 5G ที่ซับซ้อนการให้ความสําคัญกับการตั้งพื้นดิน จะทําให้วงจรของคุณทํางานตามที่ต้องการ.
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
