Hilft Kupferguss auf meiner einschichtigen Leiterplatte?

Ich habe eine Platine, die ein 20x4-LCD, achtzehn 12x12-mm-Drucktasten und drei LEDs enthält. Diese Karte ist über ein 30 cm langes Flachbandkabel mit einem Arduino Mega verbunden. Während des Tests stellte ich fest, dass das LCD manchmal leer ist. In meiner vorherigen Leiterplatte habe ich keinen Ground Pour verwendet. Wenn ich jedoch einen Ground Pour verwende, ist mein System dann widerstandsfähiger gegen EMI-Rauschen?

Ich arbeite auch an anderen Aspekten, aber ich möchte nur eine Expertenmeinung dazu, um einen Grundguss auf einer einschichtigen Leiterplatte zu verwenden oder nicht .

Ich füge zur Verdeutlichung beide PCB-Bilder bei: eines mit und eines ohne Kupferguss:

Nachdem ich alle Vorschläge durchgelesen habe, habe ich folgendes Verständnis in meinem Kopf: 1. Übertragen Sie VCC- und Erdungsleitungen in der Nähe der LCD-Schnittstellenleitung, dh auf der rechten Seite

2. Entfernen Sie die Überbrückungsverbindungen an jedem Knopf, indem Sie die beiden unteren Stifte senken, während sie Kupfer gießen, wodurch sie weniger effektiv sind.

3. Erhöhen Sie den Abstand zwischen R1, R2 und R3

4. Vergrößern Sie den Abstand zwischen den LCD-Steuerleitungen und den Tastenzeilen in der unteren rechten Ecke.

5. Fügen Sie weitere Erdungslinien hinzu (da bin ich mir nicht sicher, aber Experten haben dies vorgeschlagen)

6. Platzieren Sie den Stecker oben statt unten, da dadurch der Spurabstand für LCD-Steuerungen und Datenleitungen verringert wird, wodurch er unempfindlicher gegen Rauschen wird.

Bitte kommentieren Sie, ob ich in die richtige Richtung bin. Zweischichtig ist keine Option, da hier in meiner Gegend nur zweiseitige Leiterplatten in großen Mengen hergestellt werden, da sie sonst zu teuer sind. Gleiches gilt für die Porzellanherstellung

Es ist unwahrscheinlich, dass ein Bodenguss an sich ein nicht ausreichend geerdetes Brett rettet.

Ein Grundguss ist an sich keine Grundebene.

Ein Grundguss ist die Standardeinstellung für die Leiterplattenherstellung, da weniger Kupfer abgeätzt werden muss, eine mehrschichtige Platte mechanisch ausgeglichener ist und wärmeleitender ist - alles gute Dinge.

Sie müssen sicherstellen, dass alle kritischen Signale ohne Erdung einen angemessenen Erdungsrückweg haben. Der Punkt, um dies ohne das Gießen zu überprüfen, ist, dass das Gießen das Bild verwirrt, es sehr schwierig macht, also sehen Sie, was los ist.

Stellen Sie sicher, dass Uhren und Blitze eine nahegelegene Bodenspur haben, die von der Quelle zur Senke führt. Fügen Sie Bodenspuren so nah wie möglich an den Signalspuren hinzu. Stellen Sie sicher, dass ICs, die plötzliche Stromimpulse ziehen, in der Nähe Entkopplungskappen mit kurzer Nachführung zu den Stromversorgungs- und Erdungsstiften haben. Stellen Sie sicher, dass Änderungen des Versorgungsstroms an unerwünschten Stellen keine Spannungen verursachen. Dies bedeutet im Allgemeinen, dass Sie eine Erdungsspur mit allen Stromspuren betreiben.

Vielleicht haben Sie das Gefühl, keinen Platz für Bodenverfolgung zu haben? Wenn kein Platz für eine Erdungsschiene vorhanden ist, kann der Guss keine Verbindung herstellen und Ihre Erdungskontinuität an der richtigen Stelle gewährleisten. Sicher, es könnte sich verbinden, indem man woanders in eine große Schleife geht, aber das ist nicht der richtige Ort. Es gibt keine Alternative zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Erdungskontinuität am richtigen Ort, wenn Sie eine robuste Platine wünschen.

Sobald Ihre Bodenverfolgung hygienisch ist, können Sie den Boden wieder hinzufügen. Wenn Ihre Bodenverfolgung ausreichend ist, wird sie nicht wirklich elektrisch benötigt, aber es tut nicht weh und es macht alle anderen guten Dinge.

Auf der anderen Seite ist eine Grundebene etwas, in dem Sie von Anfang an entwerfen. Es ist etwas, das man nicht mit Spuren zerschneidet, die es durchqueren. Es ist nicht etwas, das Sie nachträglich einfließen lassen, nachdem Sie alle Signalspuren geroutet haben. Es ist der wichtigste Dirigent auf dem Board, also setzen Sie es zuerst ein und kümmern sich darum, wenn Sie die anderen Tracks hinzufügen.

Überprüfen Sie die Antwort von AnalogSystemsRF. Ich habe dir gesagt, was du hätte tun sollen und was du das nächste Mal tun sollst. Er sagt dir, was du jetzt tun kannst. Sie werden feststellen, dass beide das Gelände tatsächlich verbinden.

Nehmen 20 Stück Kupferdraht, und löten die 20 Stücke OVER die Signale, von GND auf GND. Mit anderen Worten, schließen Sie einige dieser schwebenden GND- "Antennen" kurz.

Dann erneut testen.

Fügen Sie möglicherweise weitere 20 Stück Kupferdraht von GND zu GND hinzu.

----------- Lass uns berechnen, wie schlimm die GND-Fehler sein können ------

Angenommen, ein Ladegerät aus schwarzem Backstein ist 0,1 Meter (4 ") vom 4" x 4 "-Bereich der schwimmenden Erdfüllstücke entfernt. Angenommen, die Schaltstromversorgung im Inneren des schwarzen Backsteins hat eine Schaltspannung von 200 Volt in 100 Nanosekunden beträgt 2 Volt / 1 Nanosekunden Anstiegsgeschwindigkeit. Angenommen, der Schaltknoten ist für die Außenwelt sichtbar und verursacht sich schnell ändernde elektrische Felder.

Wie viel Verschiebungsstrom wird in die Bodenfüllstücke induziert?

C (parallele Platte) = E0 * Er * Fläche / Entfernung ~~ 9e-12 Farad / Meter * A / D.

mit Er = 1 (Luft), Fläche = 0,1 m · 0,1 m und Entfernung = 0,1 m

C = 9e-12 · 0,1 m · 0,1 m / 0,1 m = 9e-12Faradmeter * 0,1 m = 0,9 pF

C ==== 1pF ungefähr

I = C * dV / dT = 1pf * 2v / nS = (1nF * 1milli) * 2v / nS und der NANO-Abbruch

I = 1 Milli * 2 V = 2 Milliampere bei der Frequenz der Black-Brick-Schaltrate

Jetzt müssen wir den GND-zu-GND-Widerstand berechnen. Das bestmögliche ist etwa 1 Quadrat Kupferfolie (0,00050 (tatsächlich 0,000498 bei 25 ° C) Ohm). Bei 20 oder 40 Drahtstücken, die die schwimmenden Teile miteinander verbinden, wirken sich die Größe der Drähte und die Länge der Drähte auch auf den Widerstand von GND zu GND aus. Der Drahtdurchmesser ist jedoch dicker als die Folie, und Ihre Füllung Die Lücken sind 3 Millimeter (1/16 Zoll) groß, daher nehmen wir nur 2 Quadrate Folie oder 0,0010 Ohm an (der Widerstand ist sehr temperaturempfindlich: 0,4% pro Grad C).

Was ist die Spannungsdifferenz zwischen einem Ort am GND und einem anderen Ort am GND? benutze das Ohmsche Gesetz: I * R.

Unter der Annahme, dass der Widerstand 0,001 Ohm und I 0,002 Ampere beträgt, beträgt die Spannung nur I * R oder 2 Millimilli oder

2 Mikrovolt (DC-Niederfrequenz)

Sollten wir Induktivität berücksichtigen? sicher. Nehmen Sie bei den verschiedenen parallelen Pfaden durch die verschiedenen Drahtstücke an, dass die Induktivität von Punkt A nach Punkt B 10 NanoHenry beträgt (ein festes Kupferblech entspricht etwa 1 NanoHenry-Induktivität. Ich begrüße bessere Schätzungen und sogar eine Formel). Das Z (Impedanz von 10 nH bei 5 MHz oder 1 / (2 * 100 Nanosekunden)) beträgt + J 0,031 Ohm. Z (1 nH bei 1 GHz) = + j6,28 Ohm. Z (1 nH bei 1 MHz) beträgt 6,28 / 1.000 = 0,00628 Ohm. Bei 5 MHz ist das Z bei 0,031 Ohm 5x größer. Beachten Sie, dass wir keinen Taschenrechner benötigen.

Was ist die Spannung? I * Z oder 2ma * 0,031 Ohm = 0,062 * Milli = 62 Mikrovolt.

Daher sagen wir eine gewisse (kleine, aber nicht NULL) Spannung von Masse zu Masse voraus, wenn Ströme durch die 20 oder 40 Drahtstücke fließen, die Sie zwischen den schwimmenden Erdungsfüllstücken hinzugefügt haben.

62 Mikrovolt (Wechselstrom bei 5 MHz)

Boden gießt KÖNNTE helfen (aber wie andere habe ich meine Zweifel), aber ich würde dieses Flachbandkabel als ersten Verdächtigen betrachten.

Wenn Sie es von einem 0,1-Zoll-Farbband auf einen zweireihigen Anschluss mit einem 0,05-Zoll-Farbband (Think old PATA-Kabel) umstellen, können Sie die Erdung mit dem Signal verschachteln, und dies könnte meiner Meinung nach hilfreich sein.

Ich stelle im Moment fest, dass Ihre LCD-Steuerleitungen auf der rechten Seite verlaufen, während der LCD-Boden auf der linken Seite verläuft. Dies ist aus SI-Sicht pessimal. Daten und Masse sollten so weit wie möglich zusammengeführt werden (auch Stromversorgung!), Und da sich die Schaltmatrix auch nicht darum kümmert, würde ich die Stromversorgungs- und Erdungsstifte so verschieben, dass sie sich zwischen den LCD-Steuerleitungen befinden.

Zum Thema Bodenschleifen, WHO CARES! Der Strom fließt in Schleifen (immer). Sie können dies einfach machen. In diesem Fall wird an diesen Schleifen nur eine geringe Spannung entwickelt, oder Sie können es schwierig machen, in welchem ​​Fall an der Schleife im Allgemeinen viel Spannung entwickelt wird Viele kleine Loops schlagen einen großen.

Oh, ein Detail, aber vielleicht möchten Sie der Schaltmatrix einige Dioden hinzufügen. Dadurch können Sie zwei gleichzeitig gedrückte Schalter vernünftiger handhaben.

Ihr LCD wird wahrscheinlich aufgrund eines fehlerhaften Kontrast-Trimpots leer. Verwenden Sie stattdessen lieber Festwiderstände. Erdung ist das Problem unwahrscheinlich

Sie können die Spuren auf diesen Schaltern bereinigen.
Die unteren linken und rechten Pads sind intern verbunden, ebenso wie die oberen linken und rechten. Sie können eine einfache Spur direkt zwischen (zum Beispiel) B1, B4, B7 und BX fahren. Wenn Sie an jedem Switch Verknüpfungen zu EINEM Pin hinzufügen, erhalten Sie ein übersichtlicheres Layout.

Vermeiden Sie es, "Inseln" mit Ihrem Boden zu gießen. Jeder Bereich muss verbunden werden. Sie können sogar R1, R2 und R3 verteilen, um ein besseres Gießen zwischen ihnen zu gewährleisten.

Da das LCD nur manchmal Blanks, und ich nehme an das ist nicht für die Massenproduktion, diese gießen könnte genug sein , um in Gang zu halten Sie. Ich würde immer noch ein doppelseitiges Board als bessere Lösung empfehlen.

Um EMI zu bekämpfen, denken Sie daran, dass Strom ein wechselseitiges Problem ist. Wenn Sie auf einseitige Routenrücklaufpfade in unmittelbarer Nähe zueinander beschränkt sind.

Einige Vorwiderstände mit niedrigem Wert in Signalpfaden verringern die Wahrscheinlichkeit, dass die Schaltung strahlt. Und jedes Signal, das in die Leiterplatte eintritt oder diese verlässt, sollte einen Widerstand durchlaufen, bevor es zu einem IC geht.

Ich weiß nicht, ob Sie Massenware herstellen werden, aber wenn ich Prototypen erstellen würde, würde ich eine doppelseitige Platine verwenden, eine Seite der Platine mit Resist besprühen, dies wäre die übliche Erdung, einschließlich Pads für Erdungsverbindungen auf der Schaltungsseite und verwenden Sie primitives Durchgangslochlöten.

Teilen Sie das Flachbandkabel am besten in zwei Kabel auf, die Niederfrequenz in einer Gruppe und die HF in der anderen.