Gründe, nicht genutzte Platinenfläche nicht mit Grund-, sondern mit Kraftflugzeugen zu füllen?

16

Auf der (zweischichtigen) Platine, die ich entwerfe, habe ich einen relativ großen, nicht genutzten Bereich. Anstatt es nur auf beiden Seiten mit Masse zu füllen, denke ich darüber nach, es auf einer Seite mit Vcc und auf der anderen Seite mit Masse zu füllen, um eine kleine Kapazität zwischen Masse und Vcc zu erzeugen. (Ich werde natürlich immer noch eine ausreichende Entkopplungskapazität von normalen Kondensatoren hinzufügen.)

Die Karte ist nicht gerade schnell (16-MHz-Mikrocontroller, der nur digitales E / A ausführt). Und ich würde es schwer haben, auch nur 1 nF Kapazität von der verfügbaren Platinenfläche zu produzieren, denke ich. Man könnte also argumentieren, dass diese zusätzliche Kapazität keinen großen Unterschied macht. Aber gibt es einen Grund, warum dies eine schlechte Idee sein könnte und vermieden werden sollte?

pcb-design ground-plane nitro2k01
quelle

Antworten:

10

Die Masse der Schaltung dient in der Regel als Bezugspunkt für alle Signale. Aus diesem Grund muss die Spannungsdifferenz im Stromkreis sehr gering sein. Dies gilt im Allgemeinen nicht für die Vcc - solange keine Signale in Bezug auf die Vcc gemessen werden, sind einige größere Spannungsunterschiede akzeptabel.

Der Gesamtstrom in der Vcc-Leitung ist gleich dem Strom der Masseleitung. Aus den oben genannten Gründen muss die Masseleitung jedoch einen viel geringeren Widerstand (tatsächlich Impedanz) aufweisen als die Vcc-Leitung, wo eine hohe Induktivität zusammen mit Entkopplungskondensatoren sogar gut ist.

Deshalb wird der Boden oft als Fläche geroutet, aber Vcc einfach als ausreichend dicke Gleise.

Das alles war in der Theorie. Wenn Ihre Platine nicht mit hohen Strömen und / oder sehr hohen Frequenzen zu tun hat, können Sie sie wahrscheinlich auf die von Ihnen gewünschte Weise routen, und alles wird in Ordnung sein. Also sei nicht paranoid.

Fußnote: Wenn Sie so große leere Bereiche haben, ist es nicht besser, das Design zu ändern, um die Leiterplatte kleiner zu machen?

Johnfound
quelle
Zu Fußnote: Ein großer Anschluss sowie eine Gehäusemontage erweitern die Breite der Platine. ICs und andere Komponenten erweitern die Höhe der Platine. Aber es ist wirklich nicht so viel Platz. Die Gesamtfläche der Platte beträgt ca. 30 * 75 mm.
Nitro2k01
@ nitro2k01 - na ja, ich vermutete etwas ähnliches. Aber der letzte Absatz vor der Fußnote ist immer noch wertvoll. :)
Johnfound
Ja, ich kenne die Antwort schon ziemlich genau, es wird keinen erkennbaren Unterschied machen. Die Frage lautet weniger "Ich habe keine Ahnung" als vielmehr "Überrasche mich". Natürlich kann es immer noch interessante Antworten geben, die für die Community im Allgemeinen nützlich sind.
Nitro2k01
" Wo hohe Induktivität zusammen mit Entkopplungskondensatoren sogar gut ist ". Warum? Weil sie einen Tiefpass bilden?
Rafael
1
@ Rafael In der Tat. Die Serieninduktivität bietet eine hohe Impedanz für hochfrequente Inhalte (Stromspitzen) und verhindert, dass sich Störungen auf das Netzteil oder den Leistungsbus ausbreiten. Die Kondensatoren (vorzugsweise mit niedrigem ESR und in der Nähe des interessierenden Geräts) geben andererseits eine niedrige Impedanz für den Frequenzinhalt und stellen sicher, dass die Stromschiene schnell genug reagieren kann. Das heißt, das so gebildete Tiefpassfilter betrifft das Glätten der Stromaufnahme, die das Netzteil sieht.
Nitro2k01
6

Die winzige zusätzliche Kapazität, die Sie im Stromnetz erhalten, ist so ziemlich irrelevant. Es wird ein niedriger ESR sein, aber es wird nicht genau dort sein, wo Sie das brauchen, also wird es nicht viel helfen.

In Ihrer Situation würde ich das Motorflugzeug nicht machen. Elektrisch gibt es wenig Nachteile, aber es erhöht nur die Wahrscheinlichkeit, dass Sie etwas vermasseln. Dies erschwert auch die Bearbeitung des Boards, falls Sie nach dem Testen einige Änderungen vornehmen müssen. Wenn Sie die Power-Ebene verwenden, vergewissern Sie sich, dass alle in die Ebene eingebetteten Pads für dieses Signal thermische Spannungen aufweisen, da sie sonst schwer zu löten sind.

Kurz gesagt, es spielt in beiden Fällen keine Rolle, weshalb ich es aus Gründen der Einfachheit und der geringeren Fehlerwahrscheinlichkeit weglassen würde.

Olin Lathrop
quelle
4

Nun, es gibt sowohl positive als auch negative.

Während Sie möglicherweise nicht viel Kapazität erhalten, handelt es sich um eine Kapazität von sehr hoher Qualität. Dies bedeutet, dass die Eigenresonanz aufgrund der geringen Induktivität eine viel höhere Frequenz aufweist als eine Keramikkappe. Es würde also so gut wie viel höhere Frequenzen auskoppeln.

Das Negative ist, dass Sie jetzt möglicherweise ein Aggressorsignal (Ihre Stromschiene) näher an andere Signale heranrücken, die dies möglicherweise auffangen, weil die Kopplung erhöht wird, weil sie mehr Platinenfläche belegt.

Denken Sie daran, dass Leistung auch ein "Grund" für die Analyse kleiner Signale ist. Es kann gefährlich sein, sich zu entkoppeln, dies kann jedoch in einigen Fällen von Vorteil sein.

Platzhalter
quelle
Was das angeht, was Sie über das Herannahen sagen, verstehe ich nicht, wie das der Fall ist. Dieser Teil der Platine ist größtenteils unbestückt, und der einzige Ort, an dem Vcc auf andere Signale trifft (mit oder ohne Füllung), befindet sich entlang einer Seite der Leiterbahn oder der potenziellen Ebene. Ich habe den Eindruck, dass die einzige größere zusätzliche kapazitive Kopplung zwischen Masse und Vcc besteht.
Nitro2k01
3

Ich bin Olins Antwort gefolgt. Es wird wenig ausmachen, weil die Kapazität so weit weg und so klein ist. Es ist besser, tatsächliche Kondensatoren in der Nähe der Stifte zu platzieren.

Wie bereits erwähnt , sollten Sie diesen Platinenabschnitten jedoch "Kupferdiebstahl" hinzufügen, um eine schnellere und bessere Handhabung der Platine zu gewährleisten und ein besseres Ätzen zu gewährleisten.

Gustavo Litovsky
quelle