Quand dois-je utiliser un avion au sol?

Je suis nouveau dans la conception de PCB. Mon circuit contient une tension de 3,3 V, une fréquence de signal maximale de 400 kHz et moins de 10 composants connectés à la terre. Ai-je vraiment besoin d'un plan de masse dans mon PCB? Ou pour être précis: quand dois-je utiliser un plan au sol?

Cela dépend beaucoup de si vous faites un PCB commercial à fabriquer et à vendre, ou quelques cartes uniques pour votre propre usage. Si le premier, alors un plan au sol est plus important pour réduire les émissions rayonnées pour répondre aux normes FCC (partie 15, radiateurs non intentionnels), CE et autres, bien que j'aie vu beaucoup de produits commerciaux avec des planches à un ou deux côtés et aucun -avions au sol. (D'un autre côté, un de mes clients vient de fabriquer une carte à six couches avec trois couches de signal, une couche Vcc et deux plans de masse en configuration sandwich.)

Si vous n'avez que des signaux jusqu'à 400 kHz, il semble que vous n'utilisez pas de microcontrôleur (ou si vous l'êtes, vous utilisez un oscillateur interne donc il n'y a pas de cristal). Si vous avez prototypé votre circuit sur une maquette sans fil ou similaire, et que cela fonctionne bien, il devrait fonctionner correctement sans plan de masse.

Même si vous faites un produit commercial, si votre appareil est alimenté par batterie et qu'il n'a aucun signal supérieur à 1,705 MHz (ce qui est vrai dans votre cas), il est alors exempté des règles de la FCC.

Tout d'abord, vous devez vous assurer que vos hypothèses sont valides. Par exemple, si votre circuit est connecté à deux équipements alimentés par des alimentations à découpage, un courant haute fréquence en mode commun circulera entre ces unités. Le courant traversera votre appareil, générant des tensions "parasites" sur les impédances des traces dans votre circuit.

Deuxièmement: que ce soit un problème ou non dépend uniquement de ce que fait le circuit. Vous devez estimer les impédances des traces entre les différents nœuds du circuit et modéliser leur effet sur le circuit. Si vous utilisez un outil de modélisation de circuits tel que Spice, vous devez remplacer vos connexions "solides" par des circuits équivalents à des impédances de trace. Vous pouvez alors déterminer si les tensions chutées à travers ces impédances sont un problème ou non.

Idéalement, vous devriez toujours utiliser un plan au sol. Mais pour différentes raisons, ce n'est pas toujours possible ou approprié:

• PCB 1 et 2 couche (s):

Pour 1 couche, je pense que la raison est assez évidente. Vous pouvez remplir le PCB non acheminé avec du cuivre vers GND, mais ce n'est pas un vrai plan de masse.
Pour deux couches, vous n'avez pas toujours assez d'espace pour le routage sur une couche et un plan de masse sur l'autre, mais si vous le pouvez, faites-le, même si vous avez quelques petites traces sur la couche de plan de masse.

• Conception analogique:

Certains modèles analogiques ne doivent pas être référencés à un plan de masse ou doivent avoir une connexion en étoile pour GND.
Par exemple, si vous faites un circuit d'acquisition, vous devez vous soucier des différents plans de référence. Idem pour les alimentations isolées.

Cela dépend également de votre conception.Si vous effectuez une conception de niveau CMOS 5V, des perturbations telles que des pointes 1V peuvent ne pas affecter le comportement de votre circuit, tandis qu'avec un 1,8V, cela devient très nocif pour le comportement.

Idem pour la fréquence et le temps de montée: un circuit à basse vitesse ne diffusera pas trop d'EMC par rapport aux circuits à grande vitesse (je ne parle pas de la fréquence du signal, mais de la fréquence équivalente du temps de montée).