Plano de solo único vs aviões divididos?

Eu tenho visto fontes conflitantes sobre o design do plano de terra.

Foi-me dito no meu trabalho muitas vezes, basta colocar um único plano de terra maciço e isso funciona bem o suficiente, não lidamos com nada dessa alta frequência de qualquer maneira.

No entanto, eu olho para as folhas de dados do SMPS usando relógios na faixa de MHz e todos eles mostram designs complexos para o layout do solo.

Minha pergunta é: onde você desenha a linha entre o uso de um único plano e o projeto dos planos de terra? Por exemplo, quando a frequência está acima de um certo limite, ou é necessária uma certa quantidade de sensibilidade, ou uma quantidade específica de energia é despejada no solo?

E, normalmente, que tipo de benefícios o terreno dividido oferece a você sobre um único? Menos barulho? mais estável?

Minha pergunta é: onde você desenha a linha entre o uso de um único plano e o projeto dos planos de terra?

Eu não; Eu mantenho os aviões o mais contínuo possível e quase nunca utilizo slots - eles são ruins por alguns motivos que descreverei. Eu gerencio as correntes de retorno com a colocação dos componentes.

Uma vez, eu tive uma corrente de retorno percorrendo uma seção analógica sensível e isso estava fazendo com que meu sinal mudasse 10%. A fonte era de um circuito 'acima' da seção analógica; o caminho da corrente de retorno no plano de aterramento precisava mudar. Existem duas opções:

1) Coloque um slot na placa e redirecione a corrente de retorno ao redor da seção que eu queria proteger. 2) Reorganize os componentes

Eu fui com a opção 1 porque não tinha tempo para reorganizar a placa, mas os slots têm consequências. A opção 2 teria evitado o uso de um slot, o slot era curto de qualquer maneira e eu não precisava executar nenhum rastreio.

Na maioria dos casos, um bom layout de PCB pode evitar o uso de slots totalmente, gerenciando as correntes de retorno. Os slots são ruins: transformam o PCB em um radiador não intencional, criando antenas de slot e antenas dipolo.

O outro problema com slots e particionar a placa com planos divididos é que a execução de traços sobre eles pode criar ruído e diminuir a impedância de um traço (a corrente de retorno para um sinal de alta velocidade segue embaixo do traço).

Um bom layout de placa dividirá os lados sensíveis dos lados ruidosos pelo layout físico e manterá os planos contínuos.

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

Por exemplo, quando a frequência está acima de um certo limite, ou é necessária uma certa quantidade de sensibilidade, ou uma quantidade específica de energia é despejada no solo?

A energia descarregada no solo levará o caminho mais curto de impedância de volta à fonte. Para sinais de alta velocidade, isso pode ser diferente de CC e geralmente segue abaixo do traçado de alta velocidade ou o mais próximo possível.

E, normalmente, que tipo de benefícios o terreno dividido oferece a você sobre um único? Menos barulho? mais estável?

Não vejo benefício em relação ao layout adequado. Se você tiver um problema de aterramento, a primeira coisa a fazer é descobrir se é um problema de ruído no layout ou no modo comum (com um cabo, por exemplo). O problema com planos / slots divididos é executar traços sobre eles, criando problemas com a corrente de retorno. O outro problema é irradiação não intencional, no entanto, muitos SMPSs são protegidos com um caso de qualquer maneira, portanto isso pode não ser um problema se você estiver planejando blindagem.

Henry Ott, no livro Engenharia de Compatibilidade Eletromagnética (eu sugeriria obter o livro, embora um artigo semelhante esteja disponível aqui ) diz isso sobre planos divididos:

14.4 QUANDO OS PLANOS DE TERRA DIVIDIDOS DEVEM SER USADOS?

Devem ser usados ​​aviões de solo dividido? Eu posso pensar em pelo menos três casos em que eles seriam apropriados. As instâncias são as seguintes:

• Alguns equipamentos médicos com requisitos de baixa corrente de fuga (10uA)
• Alguns equipamentos de controle de processos industriais em que as saídas estão conectadas a equipamentos eletromecânicos ruidosos e de alta potência
• Possivelmente quando um PCB é colocado incorretamente para começar

Um avião tem problemas. Exemplo

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Quando você espera que certos nós (esperemos que próximos) do Plano de Terra tenham ZERO volts entre esses dois nós, isso não acontecerá. As fendas podem ser suas amigas, para reduzir as correntes que interferem no caminho entre seus dois nós sensíveis.

^{simule este circuito}

Faça uma cópia do esquema, imprima e desenhe TODAS as correntes de terra. Rotule seus valores, frequências e taxas de borda. (indutância pode importar).

Agora comece a planejar como manter as correntes de ruído afastadas dos nós GROUND de seus circuitos sensíveis (divisores de tensão de feedback).

Observe como as fendas WIDE fornecem mais atenuação de correntes incômodas.

Meu pensamento em aviões, embora eu tenha feito muitos circuitos rápidos em aviões com fidelidade moderada, dizia respeito à necessidade de extrema fidelidade para sinais de áudio / música e para medições de 20/24 bits de baixa frequência. Assim, o pensamento de BAIXA FREQUÊNCIA.

[oh, campos magnéticos e elétricos também importam]