Как правильно подключать заземление
Так как наводки представляют собой источник нежелательных сигналов, то они могут быть причислены к шумам. Защита от наводок может быть достигнута за счет надлежащего заземления, тщательного расположения монтажа и экранирования. Задача надлежащего экранирования может оказаться достаточно сложной, но может быть сведена к трем простым принципам (которым отнюдь не просто следовать):
1) проводник экрана должен быть присоединен к нулю опорного напряжения сигнала (земле сигнала) только один раз (При экранировании низкочастотных помех в ближнем поле. При экранировании радиопомех заземление лучше подобрать экспериментально);
2) экран и земля сигнала должны быть заземлены у источника питания в одной и той же физической точке;
3) все проводники, несущие сигнал, должны быть помещены в экран. Надлежащий монтаж должен исключать чрезмерную сгущенность, длинные пути прохождения сигнала с экраном или без него, не необходимые перекрещивания проводов. Другими словами, следуйте хорошему конструкторскому опыту.
Заземление
Непродуманное заземление, как правило, приводит к восприятию схемой нежелательных сигналов. Сформулировать принцип надлежащего заземления нетрудно, но иногда следовать этому принципу тяжело. Этот принцип можно сформулировать так: заземление, по которому течет ток нагрузки к источнику питания, должно осуществляться отдельным проводом, а не объединяться с проводом земли сигнала. На рис. 1 показан пример реализации этого принципа. Смысл такого заземления заключается в том, что часто ток нагрузки во много раз больше тока сигнала. Ток нагрузки, протекая даже через провода достаточно большого сечения, может вызвать падение напряжения (IR) на линии заземления. Это вызовет изменение напряжения на линиях опорного напряжения каждого ОУ, присоединенного к этой линии заземления. В экстремальных случаях это изменение потенциала может составить несколько милливольт и может служить источником значительной погрешности.
Рис. 1. Правильная схема заземления. А и Б (в кружках) — провода заземления, по которым течет малый ток; В и Г (в кружках) — провода заземления, по которым течет большой ток; 3 — заземляемый вывод. Л. Фолкенберри «Применение операционных усилителей и линейных ИС»
Еще раз о заземлении
Существует два технических приема, к которым несерьезно относятся даже те, кто производит впечатление знающих, — это заземление и экранирование. Главная причина осложнении, которые могут возникнуть в этой области, заключена в образовании так называемых цепей обратной связи через землю.
Рис 2. Ситуация, приводящая к тяжелым последствиям — повсеместные токи заземления (а); правильное заземление (б). Такая цепь создается токами, протекающими в проводнике заземления. Этот ток создает падение, напряжения, которое проявляется для системы как сигнал. Эта ситуация показана на рис.2,а., где земля сигнала, общий проводник к источнику питания от усилителя и проводник заземления самого источника питания подключены к различным токам на поверхности заземления. Рис. 3. Метод соединения земли аналоговых и цифровых схем на печатной плате. Поверхностью заземления может быть массивный толстый кусок меди, или сама земля, или большой лист металла, но даже в этом случае нет уверенности, что проблема решена. Если же «землей» будет тонкий провод, то почти наверняка вы столкнетесь с проблемой цепей обратной связи через землю. В случае, показанном на рис. 2, большой ток («большим» может считаться ток всего в несколько миллиампер) вызывает падение напряжения между точками В и С. Это можно интерпретировать как сигнал постоянного тока на входе усилителя. Хотя мы можем считать, что входной сигнал действует между точкой Л и входной линией усилителя, в действительности входным сигналом для усилителя будет напряжение относительно точки С. Мы очень часто говорим о необходимости заземления, но, по-видимому, возможны и такие случаи, когда точек заземления слишком много. Лучшая ситуация — это единственная точка заземления, как это показано на рис. 1,б. При этом формирование цепей обратной связи через землю исключается или по крайней мере значительно затрудняется. Рис. 3. показывает, как это можно сделать при разработке рисунка печатных проводников на печатной плате. Проводники заземления от различных цепей сходятся в одну точку на торцевом разъеме платы. Для более сильных токов используются два параллельных вывода. Дж. Кар «Проектирование и изготовление электронной аппаратуры» М., «Мир» 1980г.
none 
Опубликована: 2005 г. 
0 
0
Вознаградить Я собрал 0 0
Оценить статью
- Техническая грамотность
Три способа объединения земли на печатной плате
Часто при проектировании печатных плат возникает ситуация, когда необходимо закоротить две цепи на плате, не соединяя их на схеме. На схеме цепи не соединяются напрямую, чтобы схемотехнику было удобнее воспринимать схему и работать с ней. Часто стремятся разделить земли различных схемных блоков. Либо разделить систему питания платы на различные ветви и налаживать каждую ветвь по отдельности, а затем убрать наладочные резисторы, заменив их закорачивающей трассировкой.
В OrCAD/Allegro можно соединить две различные цепи как минимум тремя различными способами:
- Через переходное отверстие.
- Через статические полигоны.
- Через специальные посадочные места.
Для закорачивания двух цепей через переходное отверстие необходимо выбрать любое переходное отверстие на ПП, принадлежащее одной из цепей, которые необходимо соединить.
Выбор команды назначения и редактирования свойств объекта
Далее необходимо нажать правую кнопку мышки и выбрать из выпадающего списка команду редактирования свойств переходного отверстия – Property Edit. После данного действия пользователь окажется в новом диалоговом окне, которое позволит назначить переходном отверстию новое свойство NET_SHORT. Значение этого свойства должно совпадать с названием цепи, с которой необходимо провести замыкание.
Назначение объекту нового свойства NET_SHORT
После того, как пользователь нажмет на Apply, а затем на OK, он увидит, что полигон перестал обтекать отверстие и проходит сквозь него. Другими словами, цепи закоротились.
Вид отверстия и полигона до и после назначения свойства Net_Short.
Через статические полигоны
Данный метод очень прост. Его суть заключается в отрисовке двух статических полигонов, принадлежащих двум различным цепям, и надвигании границ этих полигонов друг на друга. Таким образом получается закорачивание цепей в нужной точке печатной платы.
Закорачивание 2-х цепей при помощи полигонов
Через специальные посадочные места
Суть данного метода заключается в создании посадочного места, похожего на резистор или конденсатор. Однако его площадки могут располагаться на любом слое печатной платы: как внутреннем, так и внешнем. И площадки будут закорочены между собой небольшим полигоном или отрезком проводящей линии. Полигоном закорачивать удобнее, поскольку его можно расположить на определенном подклассе и включать по мере надобности. Т.е. когда плата налаживается при помощи закорачивающих резисторов, данный полигон отключен. Когда прибор отработан и запускается в массовое производство, слой с закорачивающими полигонами включается в состав Gerber файлов.
Так же пользователю не нужно помнить все координаты, где одна цепь закорочена с другой. Поскольку соединение происходит посредством посадочных мест, их можно назвать определенным образом и их координаты всегда будут присутствовать в отчете о компонентах печатной платы.
Для того, чтобы создать такой компонент, достаточно взять любое посадочное место от резистора или конденсатора, назвать его уникальным именем и поместить на разрабатываемую печатную плату.
Затем необходимо отредактировать контактные площадки, выбрав команду Tools → Padstack → Modify Design Padstack. После активации команды выбирается нужная контактная площадка.
Выбор КП для редактирования
В редакторе контактных площадок необходимо переключить тип площадки на Die Pad, а затем выбрать необходимый слой на вкладке Design Layers.
Смена типа контактной площадки
Смена слоя, на котором теперь будет располагаться контактная площадка
После смены слоя необходимо выбрать команду File → Update to design and exit в окне редактора контактных площадок.
КП элемента переместились на выбранный пользователем слой
Площадки компонента переместятся на выбранный пользователем слой.
Чтобы реализовать замыкание, можно изменить размер контактных площадок так, чтобы они пересеклись. Это будет самым простым выходом. Можно так же дорисовывать соединительный полигон.
Как сделать землю на плате
Вы здесь: Home Проектирование плат Заземление в печатных платах
Заземление в печатных платах
Подробности Автор: EngineerDeveloper®
При разработке любого как цифрового, так и аналогового устройства необходимо уделить серьёзное внимание цепям заземления. Необходимо учесть расположение земляных полигонов на самой ранней стадии разработки.
Разделение земель на аналоговую и цифровую части – это одно из самых известных правил при проектировании аналогово-цифровых устройств. То есть земляные полигоны для цифровой части должны быть отделены от земляных полигонов для аналоговой части устройства. Это объясняется тем, что обратные цифровые токи не должны протекать по земляным цепям аналоговых устройств и наоборот. В противном случае возникают нежелательные взаимные помехи в земляных цепях, что отражается на работе устройства в целом.
Цепи аналоговой и цифровой земли стоит рассматривать как независимые цепи вплоть до источника питания, в источнике питания эти цепи должны быть объединены. Подобная «земляная» архитектура относится к простым аналого-цифровым устройствам с рабочими частотами не более 10 МГц. При трассировке более высокочастотных устройств архитектура разделения земель остаётся прежней, но необходимо также объединять земельные цепи и на самой плате. ВНИМАНИЕ! Автор подразумевает не использование единого аналого-цифрового полигона земли, а применение объединения цепей аналоговой и цифровой под такими интегрированными устройствами как, например: АЦП, Кодеки и так далее. Обсуждение трассировки ПП с объединенными полигонами земли на плате рассмотрено ниже.
Другие правила при трассировки GNDA и GNDD:
— аналоговые шины питания должны находиться под аналоговой землёй и наоборот;
— располагайте аналоговые сигнальные цепи над аналоговой землёй, а цифровые сигнальные цепи над цифровой землёй (рис. 1);
— Как уже отмечалось, разделенные земли должны быть объединены в одном низкоимпедансном узле (рис.2). Так как правильная с точки зрения земли система имеет только одну землю, которая является выводом заземления систем питания сетевого переменного напряжения или общим выводом для систем питания от постоянного напряжения (например, аккумулятор). Все земляные обратные токи должны приходить в эту точку. Такой точкой может послужить вывод корпуса устройства. Важно понимать, что при подсоединении общего вывода устройств в единую точку заземления могут образовываться земляные контуры.
— Используйте по возможности отдельные, независимые разъемы, предназначенные для передачи возвратных токов. Старение контактов, износ при частой расстыковки разъемов приведет к ухудшению работы устройства в целом.
— При компоновке печатной платы, располагайте корпуса таким образом, чтобы отделить аналоговую и цифровую части. Это поможет избежать многих проблем (рис. 3).
Практически все тактовые сигналы являются достаточно высокочастотными, поэтому наличие даже небольшой емкостной связью между трассами может вызвать значительную взаимосвязь. Необходимо помнить, что не только основная тактовая частота способна вызвать неблагоприятное влияние на соседние цепи, но и её высшие гармоники. Для борьбы с взаимным влиянием устройств на плате необходимо компактное расположение с целью минимизации соединительных проводников. Так же одной из распространенных ошибок при трассировки аналоговой части печатных плат, является использование соединительных дорожек шире 1 мм с целью уменьшить сопротивление печатных проводников. Но в подобных случаях получается протяженный пленочный конденсатор, на который будут наводиться паразитные сигналы от цифровых компонентов.
На рисунке 4 приведен пример удачного расположения компонентов на плате. Используется три отдельных полигона питания и земли: один для источника, один для цифровой схемы и один для аналоговой. Все цепи земли объединяются лишь только в источнике питания. В приведенной топологии высокочастотный шум отфильтровывается в цепях питания.
Бывают так же случаи, когда необходимо объединить аналоговые и цифровые сигналы над областью аналогового земляного полигона. Это обуславливается тем, что АЦП и ЦАП производятся с двумя цепями заземления. То есть цифровой вывод заземления необходимо соединить с цифровой землёй и наоборот. Однако в данном случае это не так. Так ка название выводов «GNDD» и «GNDA» относится к внутренней структуре микросхемы. В схеме эти выводы должны быть подключены к полигонам аналоговой земли. В противном случае заявленные рабочие параметры микросхемы преобразователей будут заметно ухудшены.
При трассировке печатной платы с АЦП и ЦАП необходимо серьёзно отнестись к развязывающим цепям цифрового питания микросхем на аналоговую землю.
Как сделать землю при проектировании печатной платы? Как реализовать заземление на плате?
никак. Нет никакой необходимости делать заземление на плате.
на корпусе потом землю прикрутишь на болт
при компоновке общий провод дорожки желательно как можно большей площади выполнить
На такой простой схеме землю проще всего развести отдельной дорожкой.
Есть общий провод, нет заземления, и не требуется.
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.