При проектировании плат
Ничто не обходится так дёшево,
И не ценится так высоко,
Как правильная трассировка.
В век интернета вещей и доступности изготовления печатных плат,
Даже при трассировке простой цифровой платы существуют негласные правила, которым я всегда следую в своих проектах, а в случае разработки измерительных устройств с цифроаналоговыми участками схем это просто необходимо.
В данной статье я хочу обратить начинающих проектировщиков на ряд элементарных приёмов, которые следует соблюдать чтобы получить устойчиво работающую схему и снизить погрешность измерения или минимизировать коэффициент искажений звукового тракта. Для наглядности информация изложена в виде рассмотрения двух примеров.
Рекомендации очень просты и многим известны, тем не менее, как показала моя практика, далеко не всегда даже специалисты с опытом их придерживаются.
Пример номер два. Трассировка простой схемы операционного усилителя
Рис. 1. Схема усилителя на ОУ
Для начала рассмотрим простейший пример. Всего несколько резисторов и конденсаторов — неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления по напряжению 2. Поставим себе задачу оптимизировать трассировку по площади и рассмотрим два варианта. Плата в обоих случаях двухслойная, верхний сигнальный слой красный, нижний синий. Правый вариант не только несколько меньший по площади, главное в нём ниже вероятность возникновение паразитных связей.
Рис. 2. Два варианта трассировки платы усилителя на ОУ
Во первых, обратите на то, как установлен блокировочный конденсатор С2 на правой части рисунка — на минимальном расстоянии от вывода питания. Во вторых, приходящее с источника отрицательное напряжение сначала попадает на конденсатор и лишь оттуда на вывод питания ОУ. Этот простой приём значительно увеличивает эффективность работы блокировочного конденсатора. Похожим образом я поступил и с конденсатором С1. Кстати, если вы применяете несколько блокировочных конденсаторов, например тантал большой ёмкости и керамический меньшей, то конденсатор меньшей ёмкости должен располагаться ближе к выводу питания, так как он имеет меньшую паразитную индуктивность и лучше подавляет высокочастотные помехи.
Элементы цепи обратной связи должны быть расположены как можно ближе к неинвертирующему входу, что минимизирует возможность наводок на высокоомную входную цепь.
Вместо отдельных проводников земли использована заливка землёй нижнего слоя платы
Переходим к более серьёзному и интересному случаю из области измерений, где трассировка бывает архи важна.
Пример номер один. Трассировка монитора тока потребления на инструментальном усилителе
Рис. 3. Схема монитора тока с использованием инструментального ОУ
На рисунке представлена схема измерителя потребляемого тока. Измерительным элементом служит сопротивление шунта включенное в цепь питания. Нагрузка на которой измеряется ток — Rload. Измеряемое напряжение снимается с сопротивления Rshunt и фильтруется с помощью симметричной цепи на элементах R1,R2,C1-C3. Микросхема U2 служит для подачи опорного напряжения. R4, C5 — выходной фильтр.
При трассировке разумеется необходимо соблюдать все рекомендации которые были даны выше.
Рис. 4. Два варианта трассировки платы усилителя на инструментальном ОУ
Разберём недочёты, которые имеет левая схема:
- Поскольку мы имеем дифференциальный вход, необходимо выполнить две его сигнальные цепи как можно более симметричными. Проводники сигнальных линий должны иметь одинаковую длину и располагаться близко друг к другу. В идеале на одинаковом расстоянии друг от друга;
- Резистор задающий усиление инструментального усилителя должен располагаться как можно ближе к выводам микросхемы. Даже небольшая паразитная ёмкость между проводниками которые идут к нему на левом рисунке может привести к потере устойчивости инструментального усилителя. Вообще цепи обратной связи должны быть как можно более короткими;
- Микросхему повторителя опорного источника необходимо располагать как можно ближе к входу опорного напряжения инструментального усилителя.
Соблюдая очень простые правила вы облегчаете себе жизнь. В одних случаях они просто не приносят вреда, в других могут существенным образом улучшить как устойчивость работы схемы в целом, так и точность измерений.
Не держите на стене заряженное ружьё. Однажды оно обязательно выстрелит и выберет для этого самый неудобный момент.
При подготовки статьи использованы материалы блога специалистов TI
Комментарии (87)
ifvrt12
11.12.2016 19:07+1Расскажите, есть ведь софт который за людей всё это проектирует, и делает разводку? Или этим занимаются люди?
На топовых материнских платах или в мобильных устройствах например, сложность разводки иногда удивляет.
Andy_Big
11.12.2016 19:22+6Софт есть, но ему перед разводкой нужно «объяснить» правила относительно всех цепей. Указать, что вот это — дифференциальная пара и разводить нужно соответственно, а вот эти цепи должны иметь одинаковую длину, а длина вот этих цепей должна быть как можно меньше и т.п. Условий бывает очень много. И хотя разводка сложных схем в автоматическом режиме быстрее, подготовка софта к правильной разводке требует знаний не меньше, чем для ручной разводки. И довольно много усилий.
progchip666
11.12.2016 19:37Очень хорошо сказал!
Небольшую плату легче развести ручками да и меньше квалификация для этого нужна.
Да и в сложных часто так или иначе приходится ответственные участки всё равно ручками дорабатывать!
asdfghjk12
11.12.2016 19:29+1Трассировки. Разводят девушек и кроликов.
Основная работа лежит на человеке. Софт только помогает соблюдать определённые расстояния между дорожками, например. И двигать компоненты вместе с дорожками, и прокладывать шины. И математически просчитывать характеристики получившегося дизайна.
Материнка — это как раз довольно простой пример, т.к. фактически создаётся копипастом из референсного дизайна производителей чипов. Да и в количестве слоёв платы там обычно не так сильно ограничены.
NikitosZs
11.12.2016 23:38+2А референсный дизайн бог создал что ли?
vvzvlad
12.12.2016 05:03А его делают много производителей чипов по отдельности для каждого. Нету «референсного дизайна материнской платы»
NikitosZs
12.12.2016 13:08С вашим ходом мысли «Добычу электричества» можно приравнять к втыканию зарядки телефона в розетку. Вы пропускаете работу электростанций и добычу угля, например.
proton17
11.12.2016 19:36+3Автотрассировка в аналоговых схемах это практически нереально, время на задание всех ограничений и правил на порядок выше ручной работы.
progchip666
15.12.2016 12:55Может оно и реально, но не имеет смысла. Лучше чем при ручной трассировке не получится, а время потратишь больше.
Причём она ничем не поможет специалисту с низкой квалификацией. Он просто не сможет создать правильный набор правил.
Так что пока перекинуть всю работу на машину не получится. Она уже научилась кидать нам в рот вареники, но жевать их по прежнему надо самим, а если глотать то можно и подавиться и обжечься. :)
huhen
11.12.2016 19:38Есть немало ПО которые имеют автоматическую трассировку, большую часть схемы можно описать различными правилами(ширина/длина дорожки для конкретных сетей). Но например описанную ситуацию с шунтирующим резистором заложить в авто трассировку проблемно(хотя может и возможно, но мне проще сделать это руками), и часть трассировки и расположения деталей лучше человека пока никакое ПО не сделает.
progchip666
11.12.2016 19:41Мой знакомый один раз умудрился даже плату ВЧ синтезатора сделать авторазводкой. Ну вернее процентов на 80, после того как правила долго задавал.
После этого мне правда пришлось таки его «референс дизайн» серьёзно переделывать, когда боевой вариант делал. Тем не менее и в его варианте синтезатор частоты работал и даже неплохие параметры выдавал.
romixlab
11.12.2016 20:24+1Как уже сказали выше, автоматическая разводка это скорее фича дорогого ПО, которой всё равно мало кто пользуется. Видимо в Altium тоже так подумали и сделали в последней версии интересный симбиоз автортрассировщика и ручной разводки — youtube.com/watch?v=W6lP6Wr3ZN0
vanxant
11.12.2016 22:45+2Это ладно, вы представьте, как они процессоры и системы на чипе разводят. Там ведь внутри тысячи функциональных блоков и блочков, которые тоже между собой связаны сложными шинами, только их надо на одной пластине развести…
Andy_Big
11.12.2016 22:53+3Проблемы размещения блоков возникают даже в «софтовых» чипах — FPGA :) Когда идет борьба против каждой наносекунды задержки :)
qbertych
11.12.2016 20:49У начинающих при трассировке возникает одна практическая проблема. В теории фильтрующие конденсаторы надо ставить как можно ближе к ногам, элементы ОС — как можно ближе к ногам, повторитель напряжения — как можно ближе к ногам. И иногда весь этот зоопарк просто перестает влезать рядом с ОУ.
Отсюда вопрос: есть ли какой-то приоритет среди всех "как можно ближе к ногам"? Что важнее, а что можно поставить и подальше?
progchip666
11.12.2016 21:57Зависит от контекста, но я бы поставил на первое место кондюк по питанию керамику, на второе элементы ОС(бывает наоборот), а уж соседняя микросхема это как получится. Очень важно ещё так расположить компоненты чтобы по земле под АЦП и ЦАПами не текли токи по земле от силовых или сильно шумящих элементов. Иногда приходится либо делать отдельную локальную сигнальную землю(это не значит что под неё отдельный слой отводить во всю плату), либо просто вырезы в земляном полигоне.
qbertych
11.12.2016 23:18А направление мощных токов — это просто прямая, соединяющая нагрузку и питание, или что-то похитрее?
progchip666
12.12.2016 08:29В общем случае похитрее, поскольку в самой плате могут генерироваться не всегда очень мощные, зато достаточно высокочастотные наводки, иногда входные цепи также могут порождать сравнительно мощные токи.
agusev_66
11.12.2016 21:25+1трассировка трассировкой, но в первую очередь важно размещение компонентов на плате. На это уходит очень много времени. А дальше, при ручной трассировке, можно компоненты и подвигать, а при авто только уже анализируя результаты. Проще и быстрее разводить ручками, а как и было сказано ранее в комментариях, софт нужен, чтобы раздвигать цепи, при повороте компонентов крутить и цепи, автоматом подставлять нужную ширину цепи и тип переходных отверстий, ну и всякие другие вкусности делать при ручной разводке.
BigW
11.12.2016 21:41Вот, только хотел написать. Плюсануть не могу, потому плюс только на словах. Бывало разведешь плату, 2 слоя, на 2 слое мало, но для DIY лучше вообще односторонку. Ляжешь спать. утром смотришь, а если вот этот компонент перевернуть и вот тут подвинуть, мало того что по 1й стороне все развести можно, так еще и в площади платы 10% выигрыш получится… А автоматического размещения компонентов я не встречал…
Andy_Big
11.12.2016 21:58А автоматического размещения компонентов я не встречал…
Автотрассировщик SPECCTRA имеет в своем составе и авторазмещение. Помнится, игрался я с ней в PCAD. Результаты оставляли желать лучшего :)progchip666
11.12.2016 22:14У пикада вроде бы был встроенный, но гораздо хуже. Я по молодости пару раз попробовал и забил на него. Сейчас есть в Альтинуме, но и он годится на мой взгляд лишь для предварительной компановке, это всё таки лучше чем когда элементы в длинный ряд расставляются.
Хотя в Альтинуме много удобных плюшек придумали, например комнаты. Однако они лишь упрощают ручной труд, но не автоматизируют процесс.Andy_Big
11.12.2016 22:31+1У пикада вроде бы был встроенный, но гораздо хуже.
В 2006 точно нет, в более ранних — не помню уже :) Автотрассировщик точно был, а вот насчет авторазмещения не помню :)
отя в Альтинуме много удобных плюшек придумали, например комнаты.
Они и в SPECCTRA были еще много лет назад :)
Блин, надо уже осваивать Альтиум, все никак с PCAD 2006 не переползу на него :)progchip666
11.12.2016 22:53+1Я прошлым летом перешёл волевым усилием. Благо был мёртвый сезон.
Взял заказ за смешные деньги на двухслойную платуправда только с виду простую— там пришлось и экранных слоёв много делать и хитрые площадки и форма платы очень замысловатая была и вырезы сложной формы и слотовые отверстия…
Провозился по первости больше двух недель. Потом пошло всё быстрее и быстрее. Главное было логику понять и хоть немного освоиться в клавиатурных сокращениях. И то и другое радикально от 2006 отличается.
С трехмерной графикой я к счастью уже был знаком к тому времени.
Так что переходите, вот например в те же новогодние праздники — печень здоровее будет. :)Andy_Big
11.12.2016 22:57Да я уже как-то начинал с ним работать, лет 5 назад, но остановило то, что для Пикада у меня уже наработаны библиотеки, да и времени на освоение не было. Пару недель помучился и бросил. Надо на праздниках действительно взяться за него :)
BigW
12.12.2016 01:17+1А расскажите, если знаете конечно, вообще есть фриланс на разводку плат и какие нюансы при этом? Как заказчик проверяет нормально развел или нет? у меня это хобби, но вдруг…
ЗЫ по результатам ответов — потому и не встречал авторасстановки, что для дома Альтиум перебор, а в других такого нет… :)BigW
12.12.2016 01:22И еще, заказ на разработку схемы и трассировку или только трассировку могут дать по имеющейся схеме? Авторские права потом как (что-бы не наладили производство какого-нить прибора сами)? Вообще интересна эта кухня…
progchip666
12.12.2016 10:12+2В двух словах отвечу на ваш вопрос.
Фриланс по этой тематике есть и в России и за рубежом.
«Наладить производство» не так просто как вы думаете, но главное — одна сертификация в условиях нашей страны часто стоит, а иногда и занимает времени много больше чем трассировка платы. Кроме этого, современное электронное устройство в большинстве случаев имеет в своём составе управляющий микроконтроллер и не имея его прошивки вы имеете на руках никому не нужную железку.
Как обстояли с этим дела несколько лет назад можно почитать в моих старых постах на хабре.
тут , тут и тут.
О том, как обстоят дела сейчас планирую написать в ближайшее времядо конца годастатью на соседнем хабре, поскольку вопросы задают очень многие. Если интересно, подпишитесь там на меня там и вам придёт оповещение.
proton17
11.12.2016 22:38+1Авторазмещение весьма популярно в САПР для микроэлектроники. Особо в этом преуспели такие монстры как Cadence и Synopsys. И только в цифре, для размещения логики после Verilog-синтезатора. В принципе, в мощных системах проектирования ПП, таких как Allegro и т.п. есть неплохие средства авторазмещения, но использовать их для всего проекта все равно никто не будет. А вот раскидать 100500 кондеров под 2000 выводным BGA они могут неплохо)
progchip666
11.12.2016 22:48+1Авторазмещение весьма популярно в САПР для микроэлектроники.
Вы имеете ввиду разработку чипов?
Если да, то ясно, там очень много регулярных структур — логических винтелей, ячеек памяти, в ручную это всё нереально сделать…
Хотя…
Когда я ещё был студентом мы делали. Ведь по основной специальности я иженер технолог по производству микросхем. Вот только закончи как раз в год развала отрасли и не успел поработать по ней.
А вот раскидать 100500 кондеров под 2000 выводным BGA они могут неплохо)
Не многовато ли кондёров даже на такой BGA?proton17
11.12.2016 23:28+2Да, именно про чипы. Сам этим 4 года после универа занимался. Дело еще в том, что там все стандартные ячейки имеют одинаковую высоту и содержат сверху шину(ы) питания, а снизу земли. Так что вся цифра выстраивается рядами и стыкуется шинами друг к другу, как вагоны. А трассировка выполняется в верхних слоях металла. Это намного проще чем различные корпуса на ПП + нет пассивных компонентов.
А 100500 это же мем)
caponychTM
12.12.2016 12:07В студенческие годы пользовался Zuken Cadstar. Там была функция авторазмещения.
progchip666
12.12.2016 08:40
EighthMayer
12.12.2016 09:53Что здесь произошло?
progchip666
12.12.2016 12:06Поинтересуйтесь у автора блога, в котором я позаимствовал эту картинку.
Невооружённым глазом только видно что габаритные электролиты так не в коему случае нельзя было размещать,сколько там ещё может быть ляпов с учётом такой грубой ошибки можно только догадываться. Тем не менее я не в первый раз вижу подобное размещение и всегда это заканчивалось плохо, хоть и не так катасрофичноMrCatInTheHat
12.12.2016 15:05Это из-за увеличения ESR, комплексного сопротивления, которое может привести к дополнительному нагреву кондеров? Или из-за того что такие длинные петли будут ловить высокочастотные наводки, что тоже к добру не приведет?
progchip666
12.12.2016 15:08Я точно не знаю что там было, но что в данном случае существенно увеличивается индуктивная составляющая это несомненно, а значит падает эффективность конденсатора подавлять помехи и увеличивается вероятность возникновения разного рода резонансных явлений, которые как раз могут привести к подобным событиям.
В менее тяжёлых случаях это просто ведёт к резкому росту разного рода помех.
Alexeyslav
12.12.2016 15:13+1Судя по статье, там из-за индуктивностей проводов и высокой скорости открытия транзисторов(стремление уменьшить активные потери) появлялся выброс напряжения во время Dead-time и тем больше чем больше индуктивность и скорость переключения. Сначала выбирается запас по напряжению транзисторов, потом происходит лавинный пробой и замыкание. А инвертор там мощный, токи по 100А… вот провода и погорели.
courser
11.12.2016 23:24Если позволите — критическое замечание )
Правильный выбор ширины дорожки позволил бы пропускать её между падами элемента 0603, как минимум, что в вашем случае избавило бы от нескольких переходных отверстий. Кроме того снизилась бы паразитная ёмкость в массу.progchip666
11.12.2016 23:27+1Есть как минимум одна маленькая проблемка, уважаемый. Тут рассыпуха 0402, а провести между её выводами дорожку технологические нормы не позволяют.
courser
12.12.2016 00:30Я дико извиняюсь, но если ОУ у Вас в SO8, то в этом масштабе пассивка 0603, либо крайне неудачные футпринты, с огромным для 0402 припуском.
progchip666
12.12.2016 10:48+1Не понимаю с чего вы взяли что это корпус SO8.
Что касается 0402 то они как раз имеют гораздо большие площадки относительно собственного размера чем 0603 по вполне понятнымкак мне казалось до сегодняшнего дняпричинам.courser
12.12.2016 14:30С пропорций. Вы ведь не скажете что это VSSOP? :)
progchip666
12.12.2016 15:10+1даже на них свет клином не сошёлся, как это не удивительно встречаются и другие корпуса с меньшим чем у SOIC шагом ножек
e-zig
12.12.2016 10:39+1На дорожки под такими элементами (как smd керам. кондеры) технологи очень ругаются, ибо могут быть проблемы при авт. монтаже.
progchip666
12.12.2016 10:41+1Совершенно верно. Если собрать все поводы
или даже частьпо которым они ругаются вообще, получится хорошая и очень полезная отдельная статья!
sim2q
13.12.2016 21:15очень было бы интересно!
а то после ЛУТ — как то стрёмно сразу заказыватькота в мешкеу китайцев
courser
12.12.2016 16:25+1Проблемы могут быть только при крайне низком качестве ПП, либо совершенно изношенном сборочном оборудовании. Только за этот год сдал в производство более 20 пп в основном 0603, дорожек под ними полно в соответствии с нормами (резонит). Ни одного слова от технологов, да и было бы странно — смотрите платы серьёзных производителей типа Самсунга.
caponychTM
13.12.2016 12:36+1Есть же пофигисторы, которые на плату часто только для того и ставят, что бы под ними пропустить дорожку.
masai
12.12.2016 02:29Всего два вопроса:
- Где подобные рекомендации найти, чтоб простым языком всё объяснялось?
- Как простому радиолюбителю всё это удержать в голове?
Или если я не разрабатываю СВЧ-аппаратуру, то можно голову особо не забивать? (Извините, это уже третий вопрос. :))
Andy_Big
12.12.2016 04:23+3Градации примерно такие:
Для СВЧ качество разводки жизненно важно, без этого устройство просто не будет работать, от слова «совсем».
Для ВЧ разводка тоже очень важна, хотя ее ошибки не всегда приводят к катастрофе. То же относится и к импульсной силовой технике (блоки питания, инверторы).
Для всего остального крайне желательно соблюдать качество разводки. Игнорирование этого порой приводит к непредсказуемым результатам и сбоям в работе аппаратуры. Причем зачастую причина этих аномалий не очевидна и приходится тратить заметное время для ее выяснения.
Если Вы занимаетесь разводкой плат, то очень желательно знать хотя бы базовые правила :) Особенно если Вы делаете это не для своей домашней метеостанции, а в качестве оплачиваемой работы :)
На самом деле достаточно помнить с десяток общих моментов, чтобы избегать большинства граблей. Если Вы не разрабатываете СВЧ-аппаратуру, конечно :)progchip666
12.12.2016 08:44Настолько хорошо сформулировано, что даже добавить нечего!
Жалко, что не находите время для публикаций.
Вы очень чётко умеете выражать свои мысли.
И при этом мысли эти правильные!
EighthMayer
12.12.2016 09:49Можно ли где-то найти выжимку по «общим моментам»? Или предмет слишком сложен даже на базовом уровне, и придется прошерстить небольшую библиотеку? Мне бы пригодилась подборка материалов, если можно.
Andy_Big
12.12.2016 12:07+2Честно говоря, даже не знаю хорошей исчерпывающей выжимки. Пошерстите по гуглу, поищите статьи по разводке (трассировке) печатных плат. Как правило, из статьи в статью тезисы повторяются, но в некоторых статьях попадаются и какие-то отличные от других статей моменты. Довольно часто рекомендации по разводке размещают на своих сайтах производители печатных плат.
Вот для начала неплохая, на мой взгляд, статья — http://www.elart.narod.ru/articles/article11/article11.htm
Библиотеку прочитывать не надо. Как написали ниже надо просто усвоить несколько моментов, понять их, и потом уже будете интуитивно «видеть» процессы, происходящие на плате :) Например, каждый проводник — это индуктивность и излучатель, проводник параллельно с полигоном или другим проводником образуют емкость и т.п. При разводке нужно просто учитывать это и минимизировать нежелательные эффекты, могущие возникнуть. К примеру, если Вы проведете рядом слаботочный сигнал (на вход ОУ от датчика температулы, например) и цифровой (линию SPI, скажем), то практически гарантированно получите значительные наводки на линию слабого сигнала в виду емкостной и ЭМ-связи между этими проводниками.
AVX
12.12.2016 08:26+1Достаточно знать физику и электротехнику. Далее нужно просто все эти советы соотнести с физическими законами (в голове), и запоминать не нужно будет ничего. Вы же не пытаетесь каждый раз вспомнить закон ома или кирхгофа? Собственно, это основа, по которой на каждой схеме нужно (хотя бы примерно) представлять где какие токи будут. Ну и в соответствии с этим разводить. В СВЧ нужно учитывать больше, в ВЧ — меньше, а в низкочастотных цепях — совсем немного.
sim2q
13.12.2016 21:24мне кажется надо просто вжиться в концепцию «четырёхполюсника» и попробовать максимально «расквантовать» все части схемы исходя из этой парадигмы
Alexeyslav
12.12.2016 11:24+2Я бы сказал, что надо сделать настольной книгу «Конструирование высокоскоростных цифровых устройств. Начальный курс черной магии». Не смотрите на название что в нём присутствует слово «цифровых», все рекомендации вполне актуальны и для аналоговых цепей, даже на частотах в 1кГц.
http://www.ozon.ru/context/detail/id/2644328/
Можно найти на просторах PDF-вариант, но не очень удобно пользоваться для такого рода литературы.
progchip666
13.12.2016 21:14Кроме СВЧ аппаратуры есть схемы с элементами генерирующими большие помехи — например управление электродвигателями. Или вариант — входные сигналы с длинных линий передачи… Мощные операционники часто склонны к самовозбуждению, даже некоторые линейные стабилизаторы напряжения любят «звенеть».
Индивидуального рецепта нет к сожалению. Но сильно помогает изучение даташитов на применяемые приборы и аппликэйшинов с референсным дизайном.
REPISOT
12.12.2016 08:04В идеале на одинаковом расстоянии друг от друга
Ай. Вы мне мозг сломали. У вас пространство анизотропно?
Если это перевод, то должно быть на «постоянном» расстоянии друг от друга. «Эквидистантны».progchip666
12.12.2016 08:43+1Сорри. Мой слог не расcчитан на столь чувствительные души. Вам надо читать классиков, а не технарей самоучек. Рекомендую Толстого, Чехова и особенно Набокова! :)
REPISOT
12.12.2016 11:34Начинающим технарям-самоучкам надо читать словарь английского языка.
progchip666
12.12.2016 15:05Я воспользовался вашим советом ещё до его публикации. Усиленно налегаю на него в последнее время.
Contriver
12.12.2016 12:02+1Зачем усложнять и такое количество пассивных компонентов
Есть интегрированные решения
Звать их Current Sense Amplifier и с ценой в 2 раза ниже за чип
А вот что случается с теми, кто неправильно размещает компоненты на и около платы. :)
И выбирает неправильную элементную базуprogchip666
12.12.2016 18:51+1Не всегда эти компоненты подходят по точности и динамическому диапазону
особенно дешёвые. Если высокая точность не нужна то я бы тоже рекомендовал эти решения.
sinc_func
12.12.2016 20:06+1Беглый взгляд на примеры разводки…
Я бы рекомендовал сшить верхний-нижний GND полигоны vias-ами особенно в местах где просматривается подобие щелевых или сцепленных щелевых «антен», висячие хвосты полигонов. Большие рассечения верхнего полигона можно также обрамить «стежком» из vias-ов… Я обычно делаю что-то подобное и на полигонах по краю платы.
(Это обязательная техника — при наличии импульсных источников питания, микро-вольтовых сигналов, и подобного..)progchip666
12.12.2016 20:19На СВЧовых платах это делать необходимо, на низкочастотных зависит от контекста я бы так сказал, но в большинстве случаев не помешает, если место есть. Висячие хвосты полигонов конечно лучше либо вообще не делать, либо прошивать. Если честно, то на данной плате верхний слой земли вполне можно было вообще не делать.
Иногда просто сознательно приходится резать землю, чтобы направить пути прохождения обратных токов от шумящих элементов подальше от чувствительных.
Края платы — вообще отдельная тема, но опять же более актуальная для ВЧ и СВЧ плат.
dernuss
13.12.2016 14:42+1И Андрей закричал — Я покину причал,
Если ты мне откроешь секрет.
А спаситель ответил — Спокойно, Андрей,
Никакого секрета здесь нет.
romixlab
Тоже так думал всегда, повсюду советуют так делать, но как-то без объяснений почему. Как оказалось это отличный способ выстрелить себе в ногу… В книге Electromagnetic Compatibility Engineering — Henry W. Ott 2009 этой теме отведена целая глава.
progchip666
Согласен, это не панацея. Конечно надо к этому совету подходит творчески. но для небольших многослойных плат без СВЧ, где аналоговая земля тусуется вокруг микроконтроллера это всё таки так.
qbertych
По поводу полигонов: те же TI советуют убирать земляной полигон под микросхемой ОУ (например, здесь). Это актуально только для СВЧ или для любых усилителей?
progchip666
Это скорее исключение из правил. Многие ВЧ микросхемы(например от ADI) и большинство СВЧ, тот же Hittate или minicircuit наоборот имеют под корпусом земляной PAD который настоятельно рекомендуют заземлять.
qbertych
Еще вопрос по поводу полигонов под слаботочным сигналом. У вас на четвертом рисунке полигон под сигнальной линией сплошной, потому что там все равно стоят фильтрующие С1-С3 и хуже не будет. А если сигнал такой, что фильтрующих емкостей быть не должно (например СВЧ, или датчик емкостной, или еще что-то), то полигон тоже лучше убирать?
pvvv
землю под микросхемой там рекомендуют убирать чтобы не увеличивать паразитную ёмкость входа, которая приведёт к росту усиления на большой частоте.
http://www.ti.com/lit/an/sloa013a/sloa013a.pdf глава 4 со стр. 7
progchip666
Скорее всего это всё таки необходимо отнести к особенностям данной микросхемы.
pvvv
да это скорее относится к любому быстрому ОУ, паразитов на входах должно быть как можно меньше, так как они делят сигнал обратной связи и тем самым увеличивают усиление.
просто эта лишняя пикофарада далеко не везде на что-то повлияет.
progchip666
Возможно. Усилительные ВЧ микросхемы обычно имеют 50 омный вход и там это не столь критично.
pvvv
1пФ на 300МГц = 500Ом.
а обычных операционных усилителей с GBW > 1 ГГц полно.
и зазвенеть на высокой частоте можно и в не очень ВЧ схеме.
hardegor
И совсем грустно становится, когда используем АЦП/ЦАП и надо понять где соединять цифровую и аналоговую землю — под микроконтроллером или на вводе питания…
progchip666
Я бы рекомендовал рядом с выходом аналоговой земли у микроконтроллера, Если таковый имеется. В большинстве так модных сегодня АРМов он обычно есть.
hardegor
Таковой имеется у всех аналого-цифровых микросхем, просто у малобюджетных земли объединяют на один вывод
Ок. Предлагаете вести от разъема до точки соединения аналоговой и цифровой отдельную дорожку, чтобы не нахватать по пути токовых помех?
А если на плате 2 АЦП и 1 ЦАП?
progchip666
Я такого не говорил. Всё очень индивидуально.
Постарайтесь разместить преобразователи и усилитель поближе к входному разъёму, если это невозможно убрать на пути следования сигнала шумящие по слою земли элементы, иногда помогает подводка сигнала псевдодифференциалной землёй. Аналоговую землю лучше делать небольшой локальной, для участка преобразования/усиления слабых сигналов, нет никакой нужды растягивать её на всю плату в большинстве случаев.
Следите также за питанием, — чтобы на одной линией питания за вашим АЦП не стоял дальше шумный или высокопотребляющий элемент, в таких случаях лучше разводить его «звездой»- подавать отдельной линией на аналоговую часть прямо с выхода стабилизатора, точнее стоящего с ним рядом блокировочного конденсатора…
progchip666
надо будет почитать