Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Poprawne prowadzenie masy: wylewki masy.

ghost666 03 Sie 2012 13:32 4447 0
  • Zgodnie z prośbą z tego wątku - Link - będę tłumaczył sukcesywnie kolejne rozdziały tego ogromnego artykułu, odnośnie prowadzenia masy w układach cyfrowych i analogowych. Ten rozdział dotyczy wylewek masy.

    Użycie wylewek masy jest kwestią podobną do omawianej wcześniej masy gwiaździstej. Aby zaimplementować taki rodzaj umasienia, jedna strona dwustronnej PCB zostaje w pełni pokryta ciągłą warstwą miedzi, która pełni rolę masy. Teoria mówi że taka ilość metalu pozwoli na osiągnięcie możliwie niskiego oporu masy, a ponadto dzięki zachowaniu płaskiej architektury zmniejsza także induktancję. Dzięki temu oferuje optymalne warunki przewodzenia.

    Wylewki masy rozwiązują wiele problemów z impedancją masy, jednakże nie są uniwersalnym panaceum. Pamiętać należy iż ciągła warstwa przewodnika nadal ma niezerowy opór i pewną indukcyjność. W pewnych sytuacjach może to mieć wpływ na działanie układu, na przykład na czułe układy analogowe, w przypadku gdy przez masę płynie znaczny prąd (do innych odbiorników na PCB, korzystających z tej samej masy).

    Zachowanie niskiej impedancji wymaga stosowania wylewek masy o dużej powierzchni. W takiej sytuacji wylewka pełni nie tylko rolę powrotu prądów, ale także minimalizuje wpływ zakłóceń EMI na działanie układu pełniąc rolę ekranu. Wylewki masy także wspomagają transmitowanie szybkich sygnałów cyfrowych lub analogowych wykorzystując do tego linie transmisyjne (linie długie, linie paskowe).

    Użycie zamiast wylewki grubego drutu biegnącego przez PCB jest niedopuszczalne, ze względu na jego wysoką impedancję. Drut #22 (φ0,64mm) charakteryzuje się impedancją 20nH/cal, co oznacza że dla sygnału narastającego 10 mA/ns, wygenerowanego przez układy logiczne, spadek napięcia wyniesie 200 mV. Dla sygnałów o amplitudzie ok 2V oznacza to 10% błędu, co odpowiada niemalże 4 bitom dokładności.

    Na poniższym obrazku pokazano jak prąd powracający od układów cyfrowych 'moduluje' działanie układów analogowych, ponieważ obie masy płyną tym samym powrotem. Powoduje to powstanie błędu na sekcji analogowej. Można uniknąć tego problemu tworząc osobny powrót dla sekcji analogowej, jak pokazano na poniższym obrazku. Takie rozwiązanie nawiązuje do opisywanej wcześniej masy gwiaździstej, jednakże z tą różnicą iż wykorzystamy wylewkę masy aby zapewnić sobie powrót charakteryzujący się niską impedancją dla przebiegów wysokiej częstotliwości.

    Poprawne prowadzenie masy: wylewki masy.


    Wszystkie piny masy, poszczególnych układów, muszą być wlutowane bezpośrednio w wylewkę masy w celu minimalizacji oporu. W przypadku układów wysokiej częstotliwości sugeruje się nie używanie podstawek pod układy scalone. Piny zasilania powinny być odsprzęgnięte bezpośrednio do masy, z wykorzystaniem niskoindukcyjnych kondensatorów ceramicznych SMD. Jeśli konieczne jest wykorzystanie kondensatorów THT należy zadbać aby nóżki były nie dłuższe niż 1mm. Oczywiście kondensatory należy umieścić możliwie blisko układów scalonych. Dodatkowo dodać można koraliki ferrytowe do usuwania szumu z zasilania.





    Zatem - im większa wylewka masy tym lepiej. Generalnie jest to prawda, jednakże oprócz rozwiązania problemów z impedancją może to powodować inne problemy, opisane powyżej, w przypadku gdy masa jest dzielona na układy analogowe i cyfrowe. Na poniższym obrazku pokazany jest przykład takiego dzielenia masy i propozycja rozwiązania, tworząc masę pseudo-gwiaździstą z wykorzystaniem oddzielonych wylewek.

    Poprawne prowadzenie masy: wylewki masy.


    Ze względu na mechaniczne wymagania w powyższym układzie podłączenia zasilania są zrealizowane z jednej strony. Sekcja mocy w układzie z kolei jest po przeciwległej stronie, ponieważ konieczne jest zastosowanie radiatora. Płytka ma 100 mm szerokości, przy wykorzystaniu miedzi 0,038 mm i prądzie 15 A płynącym od wejścia do końcówki mocy widzimy spadek napięcia na wylewce masy równy 68 μV/mm. Taki spadek napięcia może spowodować problemy z precyzyjnymi układami analogowymi, które odnoszą napięcia do masy - do wspólnej masy. Wylewka masy może zostać częściowo podzielona, tak jak pokazano na powyższej ilustracji, dzięki czemu prąd powracający z końcówki mocy nie płynie przez wylewkę masy pod sekcją analogową. Pozwala to uniknąć problemów spowodowanych opisanym spadkiem napięcia na wylewce masy.

    Na koniec trzeba przestrzec przed jedną rzeczą. Niewskazane jest robienie wylewek masy 'na zakładkę' w systemach wielowarstwowych. Jeśli dwie wylewki różnych mas będą na siebie zachodziły zostaną sprzęgnięte pojemnościowo. Jeśli zajdzie na siebie wylewka masy cyfrowej i analogowej takie sprzężenie spowoduje przenikanie wysokoczęstotliwościowych zakłóceń z sekcji cyfrowej do analogowej.
    Źródła:
    http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/46-06/staying_well_grounded.pdf


    Fajne! Ranking DIY
  Szukaj w 5mln produktów