Implémentation de trace / anneau de garde dans la conception de PCB

J'ai lu ici et là des articles sur la trace / l'anneau de garde pcb. Mais aucun d'entre eux n'a discuté de la manière de l'impliquer correctement. Ce que j'ai pu trouver, ce sont des photos et des comparaisons qui ne peuvent pas m'aider pour le moment!

Ce que je voudrais savoir, c'est comment puis-je rendre le circuit suivant plus résistant aux fuites de courant (dans le cas de la conception - je sais que le matériau PCB et le SIR jouent un rôle important).

Le circuit fournira jusqu'à 30 V à travers des résistances et chaque résistance est connectée à un condensateur. Chaque condensateur est ensuite connecté à une matrice de commutation et enfin une sortie unique de la matrice de commutation est connectée à un picoammètre pour mesurer le courant de fuite des condensateurs.

Je me demande si je dois me soucier du courant de fuite dans le circuit ou non! Si oui, comment puis-je l'améliorer?

Voici mon circuit de test:

Je pense à connecter les condensateurs uniquement par fil dans le circuit, c'est-à-dire une broche de condensateur soudée à un fil dans le petit circuit que j'ai conçu, et l'autre broche également avec un fil soudé au blindage BNC qui va au picoammètre et est en commun avec la source de tension (SMU)

Un anneau de garde est traditionnellement utilisé pour protéger les nœuds à haute impédance d'un circuit contre les courants de fuite de surface. L'anneau de garde est un anneau de cuivre entraîné par une source à faible impédance à la même tension que le nœud à haute impédance. Ce serait généralement la broche d'entrée d'un ampli opérationnel.

Voici un exemple d'une disposition d'anneau de garde classique pour un ampli-op de boîte métallique de AN-241 de National Semi :

Et voici un exemple de la façon dont il serait connecté, du magazine Analog Dialogue d'Analog :

La caractéristique clé est que l'anneau de garde est connecté à un nœud qui sera piloté à la même tension que le nœud à haute impédance à protéger, mais avec une impédance de source beaucoup plus faible.

Notez que tous les sites Web des fournisseurs ne sont pas créés égaux. L'AN1258 de Microchip recommande d'utiliser le réseau haute impédance pour créer un anneau de garde autour des réseaux basse impédance --- ne faites pas cela.

Passons maintenant à votre cas spécifique. Bien que le côté non entraîné de votre condensateur ne soit pas strictement un nœud à faible impédance, puisque l'ampèremètre lui-même devrait fournir un chemin d'impédance assez faible vers la terre lorsque vous mesurez, cela va toujours provoquer des erreurs de mesure si un courant quelconque tente d'atteindre la terre. via ce nœud au lieu d'un autre chemin. Cela ne ferait pas de mal d'ajouter un anneau autour du nœud comme ceci:

Contrairement à une autre réponse, je n'inclurais pas le côté entraîné du condensateur dans l'anneau, car il s'agit d'un nœud à faible impédance, alimenté à une tension assez élevée. Cependant, vous avez indiqué que le filet en question n'est même pas physiquement situé sur le PCB, donc ce conseil est largement théorique. Étant donné que le filet à haute impédance flotte essentiellement dans l'air, il doit en tout cas être bien protégé contre les fuites.

Votre alimentation est CC. Vous avez écrit que vous mesureriez la sortie avec un picoammètre. Cela implique que votre courant est dans la plage pA. Un anneau de protection protégeant le circuit à haute impédance n'est pas une mauvaise idée. Alors, quelle est la haute impédance dans votre schéma et qu'est-ce qui ne l'est pas? L'entrée du picoammètre est certainement à haute impédance. Alimentation 12V, certainement pas.

Voici comment je le ferais. Notez que l'anneau court entre les broches de R1, entre les broches de S2, entre les broches du picoammètre:

À quoi connecter la bague? L'anneau de garde doit avoir un chemin de faible impédance à la terre. La meilleure approche consiste à avoir l'anneau de garde à environ la même tension que le signal que l'anneau protège. De cette façon, la fuite entre le signal et l'anneau sera faible, car la différence de tension entre eux est faible. Parfois, la connexion de l'anneau à GND fonctionne. Parfois, vous avez besoin d'un amplificateur de garde (recherchez-le).

-Pseudo

PS Les méthodes de réduction des fuites DC sont différentes de celles de lutte contre les EMI conduites ou rayonnées.

Veuillez utiliser le lien suivant à cet effet:

CHAPITRE 12: QUESTIONS DE CONCEPTION DES CARTES DE CIRCUITS IMPRIMÉS (PCB)

Cela vous sera très utile.

L'anneau de garde n'est pas (quelque peu) nécessaire. Pour des raisons EMI, vous ne voulez pas faire passer de signaux ou d'alimentation près du bord du plan de masse. Si le signal a été acheminé (sur une couche différente) jusqu'au bord du plan de masse, il est possible que l'EMI gicle sur le côté. En ne routant tout simplement pas ce signal jusqu'au bord, vous pouvez réduire considérablement l'EMI qui est recraché. J'oublie la distance exacte entre le signal et le bord du plan de masse, mais elle se situe quelque part dans le voisinage de 0,050 pouce.

Bien sûr, cela fait qu'on se demande quoi faire avec ces 0,050 pouces sans rien dedans. Ce que certains concepteurs de PCB font, y compris moi, c'est de mettre une trace de sol autour du périmètre du plan de sol, puis de lier cette trace au plan en utilisant des vias environ tous les 0,25 ". Je ne pense pas honnêtement que cela améliore les choses par rapport à ce que écart, mais il semble bon en théorie, ne fait pas de mal aux choses, et fournit au moins un bon rappel pour ne pas acheminer les signaux là-bas.

Les couches de puissance doivent être réalisées de la même manière, en ce sens qu'elles doivent être retirées du bord du plan de masse. Je vais de l'avant et je mets un anneau de masse sur la couche du plan de puissance, et je l'attache à la terre comme auparavant. Comme avec les couches de signal, il fournit un bon moyen de retirer "automatiquement" le plan de puissance.

Cette méthode ne s'applique pas aux PCB qui n'ont pas de plan de masse. Mettre un anneau de masse autour d'un tel PCB pourrait aggraver les choses, pas mieux, si cet anneau finit par transporter du courant.

Je ne crois pas que cela fera quoi que ce soit pour les fuites, bien que EMI fonctionne dans les deux sens. Tout circuit qui rayonne EMI peut également recevoir EMI. De ce point de vue, cela pourrait rendre votre conception plus tolérante aux interférences EMI externes.