Apa Klasifikasi Pentanahan Dari Desain PCB Berkecepatan Tinggi?
May 20, 2020
Dengan perkembangan teknologi elektronik, fungsi produk dari produk elektronik menjadi semakin kuat. Desain PCB memainkan peran penting dalam desain produk elektronik, karena desain PCB yang baik atau buruk akan secara langsung mempengaruhi realisasi fungsi produk.
Dalam desain produk elektronik, tidaklah sulit untuk merancang sirkuit PCB untuk mencapai fungsinya. Kesulitannya adalah tidak terpengaruh oleh berbagai efek, seperti perubahan suhu dan kelembaban, perubahan tekanan udara, guncangan mekanis, korosi, dll. Untuk mencapai kerja yang berkesinambungan dan normal, kami akan mengadopsi berbagai metode desain atau proses pembuatan langkah-langkah untuk menghilangkan atau mengurangi efek ini. Semua orang tahu bahwa desain pentanahan adalah dasar dari desain sistem. Pendaratan yang baik adalah prasyarat untuk pengoperasian sistem yang aman dan stabil. Jadi hari ini kita akan berbicara tentang pengetahuan yang relevan tentang metode pentanahan dalam desain PCB kecepatan tinggi.
Desain landasan PCB:
Landasan luas mencakup dua makna, yaitu tanah padat dan tanah maya. Tanah padat mengacu pada hubungan dengan bumi; koneksi virtual ground mengacu pada koneksi dengan titik referensi potensial, ketika titik referensi ini secara elektrik terisolasi dari tanah, itu disebut koneksi mengambang. Ada dua tujuan pentanahan: satu untuk memastikan operasi sistem kontrol yang stabil dan andal dan mencegah interferensi yang disebabkan oleh loop tanah, yang sering disebut tanah kerja; yang lain adalah untuk menghindari risiko sengatan listrik kepada operator karena kerusakan isolasi atau jatuhnya peralatan dan untuk memastikan keamanan peralatan. Ini disebut landasan pelindung.
Prinsip pemilihan tanah:
Untuk perangkat atau sistem tertentu, pada panjang gelombang λ sesuai dengan frekuensi bunga tertinggi, ketika panjang jalur transmisi L> λ, itu dianggap sebagai sirkuit frekuensi tinggi, jika tidak, itu dianggap sebagai sirkuit frekuensi rendah.
(1) Sirkuit frekuensi rendah (≤ 1 MHZ), pembumian titik tunggal disarankan;
(2) Sirkuit frekuensi tinggi (≥ 10 MHZ), multi-point grounding direkomendasikan;
(3) Sirkuit campuran frekuensi tinggi dan rendah, grounding campuran, rentang frekuensi kerja yang berlaku umumnya 500 kHz - 3 0MHz;
Metode grounding PCB:
1. Pembumian titik tunggal: Kabel arde dari semua sirkuit terhubung ke titik yang sama pada bidang ground, dan dibagi menjadi seri pembumian titik tunggal dan pembumian titik tunggal paralel.
Grounding satu titik cocok untuk sirkuit dengan frekuensi yang lebih rendah (di bawah 1 MHZ). Jika frekuensi operasi sistem sangat tinggi sehingga panjang gelombang operasi sebanding dengan panjang lead ground sistem, ada masalah dengan metode pentanahan satu titik. Ketika panjang kabel ground dekat dengan 25 persen panjang gelombang, itu seperti saluran transmisi dengan terminal hubung singkat. Arus dan tegangan kabel ground didistribusikan sebagai gelombang berdiri. Kabel arde menjadi antena pemancar dan tidak dapat memainkan peran" ground" ;.
Untuk mengurangi impedansi ground dan menghindari radiasi, panjang kabel ground harus kurang dari 5 persen panjang gelombang. Dalam pemrosesan rangkaian daya, satu titik pentanahan umumnya dapat dipertimbangkan. Untuk PCB yang digunakan dalam sejumlah besar sirkuit digital, umumnya tidak disarankan untuk menggunakan metode pentanahan satu titik karena harmonik tingkat tinggi yang kaya.
2. Pembumian multi-titik: Kabel arde dari semua sirkuit terhubung ke ground di dekatnya. Kabel arde sangat pendek dan cocok untuk arde frekuensi tinggi.
Pembumian multi-titik berarti bahwa setiap titik pembumian pada peralatan terhubung langsung ke bidang pembumian yang paling dekat dengannya, sehingga panjang kabel pembumian adalah yang terpendek.
Struktur sirkuit pentanahan multi-titik sederhana, dan fenomena gelombang berdiri frekuensi tinggi yang mungkin muncul pada garis pentanahan berkurang secara signifikan. Sangat cocok untuk acara-acara dengan frekuensi kerja tinggi (≥ 10 MHZ). Namun, multi-point ground dapat menyebabkan banyak loop ground di dalam perangkat, sehingga mengurangi resistensi perangkat' medan elektromagnetik. Dalam kasus multi-point grounding, kita perlu mencatat masalah loop yang tidak disengaja, terutama interferensi elektromagnetik yang disebabkan oleh ground loop ketika jaringan antara modul dan perangkat yang berbeda:
Kawat arde yang ideal harus berupa entitas fisik dengan potensial nol dan impedansi nol. Namun, kawat tanah yang sebenarnya itu sendiri memiliki komponen resistansi dan komponen reaktansi. Ketika arus mengalir melalui kabel arde, penurunan tegangan dihasilkan. Kabel arde akan membentuk lingkaran dengan koneksi lain (sinyal, saluran listrik, dll.). Ketika medan elektromagnetik yang bervariasi waktu digabungkan ke loop ini, gaya gerak listrik yang diinduksi akan dihasilkan dalam loop tanah dan digabungkan ke beban oleh loop tanah, yang berpotensi menimbulkan ancaman EMI.
3. Mixed grounding: campuran grounding satu titik dan pentanahan multi-point.
Secara umum, semua modul akan menggunakan dua metode pentanahan secara komprehensif, dan menggunakan metode pentanahan campuran untuk menyelesaikan koneksi antara ground sirkuit dan bidang ground.
Jika Anda tidak memilih untuk menggunakan seluruh bidang sebagai landasan bersama, seperti ketika modul itu sendiri memiliki dua landasan, Anda perlu membagi bidang tanah, yang sering berinteraksi dengan bidang daya. Perhatikan prinsip-prinsip berikut:
(1) Sejajarkan bidang untuk menghindari tumpang tindih antara bidang daya yang tidak relevan dan bidang tanah, jika tidak maka semua bidang tanah akan gagal dan saling mengganggu;
(2) Dalam kasus frekuensi tinggi, kopling antara lapisan melalui kapasitansi parasit papan sirkuit akan terjadi;
(3) Garis sinyal antara bidang tanah (seperti bidang tanah digital dan bidang analog) dihubungkan oleh jembatan ground, dan jalur balik terdekat dikonfigurasikan melalui lubang lubang terdekat.
(4) Hindari menjalankan jejak frekuensi tinggi seperti garis jam di dekat bidang tanah terisolasi, menyebabkan radiasi yang tidak perlu.
(5) Area loop yang dibentuk oleh garis sinyal dan loopnya sekecil mungkin, juga dikenal sebagai aturan minimum loop; semakin kecil area loop, semakin sedikit radiasi eksternal dan semakin kecil interferensi yang diterima dari dunia luar. Saat membelah bidang tanah dan sinyal rute, pertimbangkan distribusi bidang tanah dan jejak sinyal penting untuk mencegah masalah yang disebabkan oleh penempatan bidang tanah.
4. Tanah mengambang:
Floating ground mengacu pada metode pembumian di mana sistem pentanahan peralatan terisolasi secara listrik dari tanah.
Karena beberapa kelemahan dari tanah apung, itu tidak cocok untuk sistem besar umum, dan metode pentanahannya jarang digunakan.