W tym poście chciałbym opisać sposoby prowadzenia płaszczyzny masy i zasilania na płytkach drukowanych.
Dobrze zaprojektowany obwód masy pozwala na zapewnienie odpowiednich parametrów impedancyjnych oraz możliwość pracy urządzeń z wysoką rozdzielczością. Ma to duże znaczenie zwłaszcza dla układów analogowych.
Ważne znaczenie mogą mieć takie parametry jak grubość i szerokość warstwy ścieżek, grubość warstwy miedzi, długość kształt ścieżek, liczba przelotek bądź podłoże na którym ścieżki zostały wyłożone.
Najlepiej jest ustalić jeden, wspólny punkt odniesienia dla masy, jeśli będzie kilka pętli masy to mogą one mieć różne potencjały. Przez co łatwiej będą się indukowały zakłócenia wytworzone przez pole elektromagnetyczne, które będą zależne od długości pętli.
Taki punkt powinien być także odpowiednio umieszczony. W większości przypadków stosuje się punkt lutowniczy, który stano masę kondensatora elektrolitycznego jaki zastosowano w obwodzie zasilacza.
Kolejnym elementem jest rozdzielenia pola masy analogowej od masy cyfrowej. Dodatkowo aby odpowiednio zabezpieczyć takie obwody należałoby rozdzielić także zasilanie, oraz zastosować odpowiednie techniki blokowania przenikających się zakłóceń. Masy powinny one być połączone w jednym miejscu. Takie rozdzielenie stanowi zabezpieczenie przed przenikaniem różnego typu sygnałów od części przede wszystkim cyfrowej do analogowej. Spowodowane jest tym, że układy analogowe są mnie odporne na zakłócenia. Natomiast układy cyfrowe w momencie przełączania potrafią wygenerować szumy na liniach zasilających.
Jak już wspomniałem wcześniej masy należy połączyć w jednym miejscu. Ścieżki też należy prowadzić w miejscu łączenia się obu mas. Muszą one być oblane z każdej strony. Mowa tu oczywiście o sytuacji gdzie należy prowadzić pewną ilość linii sygnałowych pomiędzy warstwą analogową a cyfrową.
Najbardziej pożądanym rozwiązaniem, które pozwala na uzyskanie świetnych efektów jest zastosowanie osobnych układów zasilających poszczególne części. Jest to natomiast bardzo kosztowne i żaden producent raczej takie rozwiązania nie wykorzysta. Zamiast tego wykorzystuje się dławik rozdzielający takie sygnały.
Przy wykonywaniu dwóch płaszczyzn masy należy je rozdzielić od siebie w taki sposób by nie nachodziły one na siebie, oraz aby elementy z poszczególnych części nie znajdowały się pod sobą na osobnych warstwach płytki.
Jeśli wykorzystuje się przetworniki analogowo-cyfrowe wtedy należy zastosować szerokie płaszczyzny połączenia. Pozwoli to na zredukowanie impedancji masy analogowej. Rozdzielenie można wykonać poprzez zastosowanie dławika separującego pomiędzy dwoma płaszczyznami.
Producenci takich układów zalecają łączenie najpierw ze sobą masy wyprowadzeń głównego układu (chodzi tutaj o masę analogową i cyfrową, które są wyprowadzone z innych nóżek układu) a następnie połączenie ich z masą analogową. Można taki układ umieścić pomiędzy płaszczyznami masy analogowej oraz cyfrowej. Natomiast jeśli takich układów jest wiele i dzielenie ma mało sensu, ponieważ w takim przypadku powstaną liczne mostki łączące jedną część z drugą, to należałoby mas nie rozdzielać. Prawdopodobnie będzie to lepszym rozwiązaniem niż tworzenie ogromnej ilości połączeń, które i tak sprawią, że układ będzie wyglądał na nierozdzielony.
W przypadku wykonywania płytek 4 warstwowych dobrym rozwiązaniem jest rozdzielanie warstw. Idąc od dołu umieszcza się warstwę sygnałową, zasilającą, masę oraz, jako ostatnia górna warstwa, sygnałową. Pozwoli to na zapewnienie odpowiednio niskiej impedancji masy oraz wyrównanie jej po całym obszarze płytki.
Kolejnym problemem jest występowanie dużych prądów w obwodach. Jeśli ma się do czynienia z takimi obwodami należy zastosować przerwę w pętli masy, oddzielającą jedną część od drugiej. Może to być całkowicie zdarty laminat w danym miejscu, bądź płytka wycięta na pewną odległość.
Jeśli chodzi o poprawne działanie linii sygnałowych, w przypadku przeprowadzania ich między warstwami należałoby wykonywać przelotki możliwie najmniejsze. Drugi sposób polega na odpowiednie rozmieszczenie przelotek, w taki sposób aby płaszczyzna masy mogła się znajdować odpowiednia ilość płaszczyzny masy.
Wstęp
Dobrze zaprojektowany obwód masy pozwala na zapewnienie odpowiednich parametrów impedancyjnych oraz możliwość pracy urządzeń z wysoką rozdzielczością. Ma to duże znaczenie zwłaszcza dla układów analogowych.
Ważne znaczenie mogą mieć takie parametry jak grubość i szerokość warstwy ścieżek, grubość warstwy miedzi, długość kształt ścieżek, liczba przelotek bądź podłoże na którym ścieżki zostały wyłożone.
Wspólny punkt masy
Najlepiej jest ustalić jeden, wspólny punkt odniesienia dla masy, jeśli będzie kilka pętli masy to mogą one mieć różne potencjały. Przez co łatwiej będą się indukowały zakłócenia wytworzone przez pole elektromagnetyczne, które będą zależne od długości pętli.
Taki punkt powinien być także odpowiednio umieszczony. W większości przypadków stosuje się punkt lutowniczy, który stano masę kondensatora elektrolitycznego jaki zastosowano w obwodzie zasilacza.
Rozdzielenie masy analogowej od cyfrowej
Kolejnym elementem jest rozdzielenia pola masy analogowej od masy cyfrowej. Dodatkowo aby odpowiednio zabezpieczyć takie obwody należałoby rozdzielić także zasilanie, oraz zastosować odpowiednie techniki blokowania przenikających się zakłóceń. Masy powinny one być połączone w jednym miejscu. Takie rozdzielenie stanowi zabezpieczenie przed przenikaniem różnego typu sygnałów od części przede wszystkim cyfrowej do analogowej. Spowodowane jest tym, że układy analogowe są mnie odporne na zakłócenia. Natomiast układy cyfrowe w momencie przełączania potrafią wygenerować szumy na liniach zasilających.
Jak już wspomniałem wcześniej masy należy połączyć w jednym miejscu. Ścieżki też należy prowadzić w miejscu łączenia się obu mas. Muszą one być oblane z każdej strony. Mowa tu oczywiście o sytuacji gdzie należy prowadzić pewną ilość linii sygnałowych pomiędzy warstwą analogową a cyfrową.
Najbardziej pożądanym rozwiązaniem, które pozwala na uzyskanie świetnych efektów jest zastosowanie osobnych układów zasilających poszczególne części. Jest to natomiast bardzo kosztowne i żaden producent raczej takie rozwiązania nie wykorzysta. Zamiast tego wykorzystuje się dławik rozdzielający takie sygnały.
Przy wykonywaniu dwóch płaszczyzn masy należy je rozdzielić od siebie w taki sposób by nie nachodziły one na siebie, oraz aby elementy z poszczególnych części nie znajdowały się pod sobą na osobnych warstwach płytki.
Przetwornik analogowo cyfrowy
Jeśli wykorzystuje się przetworniki analogowo-cyfrowe wtedy należy zastosować szerokie płaszczyzny połączenia. Pozwoli to na zredukowanie impedancji masy analogowej. Rozdzielenie można wykonać poprzez zastosowanie dławika separującego pomiędzy dwoma płaszczyznami.
Producenci takich układów zalecają łączenie najpierw ze sobą masy wyprowadzeń głównego układu (chodzi tutaj o masę analogową i cyfrową, które są wyprowadzone z innych nóżek układu) a następnie połączenie ich z masą analogową. Można taki układ umieścić pomiędzy płaszczyznami masy analogowej oraz cyfrowej. Natomiast jeśli takich układów jest wiele i dzielenie ma mało sensu, ponieważ w takim przypadku powstaną liczne mostki łączące jedną część z drugą, to należałoby mas nie rozdzielać. Prawdopodobnie będzie to lepszym rozwiązaniem niż tworzenie ogromnej ilości połączeń, które i tak sprawią, że układ będzie wyglądał na nierozdzielony.
W przypadku wykonywania płytek 4 warstwowych dobrym rozwiązaniem jest rozdzielanie warstw. Idąc od dołu umieszcza się warstwę sygnałową, zasilającą, masę oraz, jako ostatnia górna warstwa, sygnałową. Pozwoli to na zapewnienie odpowiednio niskiej impedancji masy oraz wyrównanie jej po całym obszarze płytki.
Rys. 1. Schemat płytki 4 warstwowej [www.engscope.com]
Kolejnym problemem jest występowanie dużych prądów w obwodach. Jeśli ma się do czynienia z takimi obwodami należy zastosować przerwę w pętli masy, oddzielającą jedną część od drugiej. Może to być całkowicie zdarty laminat w danym miejscu, bądź płytka wycięta na pewną odległość.
Przelotki
Jeśli chodzi o poprawne działanie linii sygnałowych, w przypadku przeprowadzania ich między warstwami należałoby wykonywać przelotki możliwie najmniejsze. Drugi sposób polega na odpowiednie rozmieszczenie przelotek, w taki sposób aby płaszczyzna masy mogła się znajdować odpowiednia ilość płaszczyzny masy.
Rys. 2. Rozmieszczanie przelotek [www.engscope.com]
Bibliografia
[1] http://elektronikab2b.pl/
[2] Projektowanie płytek - prowadzenie masy i zasilania
