Avion sol unique vs avions divisés?

J'ai vu des sources contradictoires sur la conception des avions au sol.

On m'a dit à mon travail à plusieurs reprises, il suffit de gifler un seul plan de masse massif et cela fonctionne assez bien, de toute façon, nous ne traitons avec rien de cette fréquence élevée.

Pourtant, je regarde les fiches techniques SMPS utilisant des horloges dans la gamme MHz et elles montrent toutes des conceptions complexes pour la disposition au sol.

Ma question est la suivante: où tracez-vous la frontière entre l'utilisation d'un seul plan et la conception des plans au sol? Par exemple, lorsque la fréquence est supérieure à un certain seuil, ou qu'une certaine quantité de sensibilité est nécessaire, ou qu'une quantité spécifique d'énergie est déchargée à la terre?

Et généralement, quel type d'avantages le terrain partagé vous offre-t-il par rapport à un seul? Moins de bruit? plus stable?

Ma question est la suivante: où tracez-vous la frontière entre l'utilisation d'un seul plan et la conception des plans au sol?

Je ne; Je garde les avions aussi continus que possible et n'utilise presque jamais de créneaux - ils sont mauvais pour plusieurs raisons que je décrirai. Je gère les courants de retour avec le placement des composants.

Une fois, j'avais un courant de retour traversant une section analogique sensible, et cela faisait décaler mon signal de 10%. La source provenait d'un circuit «au-dessus» de la section analogique; la trajectoire du courant de retour sur le plan de mise à la terre devait changer. Il y a deux options:

1) Mettez un slot dans la carte et redirigez le courant de retour autour de la section que je voulais protéger. 2) Réorganisez les composants

J'ai choisi l'option 1 parce que je n'ai pas eu le temps de réorganiser la carte, mais les slots ont des conséquences. L'option 2 aurait évité l'utilisation d'un slot, le slot était de toute façon court, et je n'avais pas besoin de faire de traces dessus.

Dans la plupart des cas, une bonne disposition des circuits imprimés peut éviter complètement l'utilisation de fentes, en gérant les courants de retour. Les fentes sont mauvaises: elles transforment le PCB en un radiateur involontaire en créant des antennes à fentes et des antennes dipôles.

L'autre problème avec les emplacements et le partitionnement de la carte avec des plans divisés est que le fait de les tracer peut créer du bruit et réduire l'impédance d'une trace (le courant de retour pour un signal à grande vitesse suit sous la trace).

Une bonne disposition des planches divisera les côtés sensibles des côtés bruyants avec une disposition physique et gardera les avions continus.

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

Par exemple, lorsque la fréquence est supérieure à un certain seuil, ou qu'une certaine quantité de sensibilité est nécessaire, ou qu'une quantité spécifique d'énergie est déchargée à la terre?

La puissance rejetée à la terre ramènera le plus court chemin d'impédance à la source. Pour les signaux à haute vitesse, cela peut être différent de DC et suit généralement sous la trace à haute vitesse ou aussi près que possible.

Et généralement, quel type d'avantages le terrain partagé vous offre-t-il par rapport à un seul? Moins de bruit? plus stable?

Je ne vois aucun avantage sur une mise en page correcte. Si vous avez un problème de mise à la terre, la première chose à faire est de savoir s'il s'agit d'un problème de mise en page ou de bruit en mode commun (avec un câble par exemple). Le problème avec les plans / emplacements divisés en exécutant des traces sur eux crée des problèmes avec le courant de retour. L'autre problème est le rayonnement involontaire, mais de nombreux SMPS sont de toute façon blindés avec un boîtier, ce qui peut ne pas être un problème si vous prévoyez un blindage.

Henry Ott dans le livre Electromagnetic Compatibility Engineering (je suggère d'obtenir le livre, bien qu'un article similaire soit disponible ici ) dit ceci à propos des avions divisés:

14.4 QUAND DOIT-ON UTILISER DES AVIONS AU SOL FENDUS?

Faut-il jamais utiliser des avions à sol divisé? Je peux penser à au moins trois cas où ils seraient appropriés. Les instances sont les suivantes:

• Certains équipements médicaux à faible courant de fuite (10uA)
• Certains équipements de contrôle des processus industriels dont les sorties sont connectées à des équipements électromécaniques bruyants de haute puissance
• Peut-être quand un PCB est mal disposé pour commencer

Un avion a des problèmes. Exemple

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Lorsque vous vous attendez à ce que certains nœuds (à proximité, espérons-le) du plan de sol aient des volts ZÉRO entre ces deux nœuds, cela ne se produira pas. Les fentes peuvent être votre ami, pour réduire les courants parasites passant le long du chemin entre vos deux nœuds sensibles.

^{simuler ce circuit}

Prenez une copie du schéma, imprimé et dessinez TOUS les courants de terre. Étiquetez leurs valeurs, leurs fréquences et leurs débits. (l'inductance peut être importante).

Commencez maintenant à planifier la façon de garder les courants de bruit loin des nœuds GROUND de vos circuits sensibles (diviseurs de tension de rétroaction).

Notez comment les fentes WIDE offrent une plus grande atténuation des courants gênants.

Ma réflexion sur les avions, bien que j'aie fait de nombreux circuits rapides sur des avions à fidélité modérée, concernait le besoin d'une fidélité extrême pour les signaux audio / musicaux et de mesures à basse fréquence 20/24 bits. Ainsi la pensée LOW FREQUENCY.

[oh les champs magnétiques et électriques comptent aussi]