การบายพาสและการลงดินที่เหมาะสมเป็นเรื่องที่น่าเสียดายที่ดูเหมือนว่าจะสอนไม่ดีและเข้าใจได้ยาก จริงๆแล้วพวกเขาเป็นสองประเด็นแยกกัน คุณกำลังถามเกี่ยวกับการบายพาส แต่ยังมีอากาศโดยปริยาย
สำหรับปัญหาสัญญาณส่วนใหญ่และในกรณีนี้จะไม่มีข้อยกเว้นช่วยในการพิจารณาปัญหาทั้งในโดเมนเวลาและโดเมนความถี่ ในทางทฤษฎีคุณสามารถวิเคราะห์ได้ทั้งในและแปลงทางคณิตศาสตร์เป็นอีกสิ่งหนึ่ง แต่พวกมันแต่ละคนมีความเข้าใจที่แตกต่างกันไปในสมอง
ดีคัปปลิ้งให้พลังงานใกล้อ่างเก็บน้ำเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าจากการเปลี่ยนแปลงในระยะสั้นมากในการดึงกระแส สายกลับไปที่แหล่งจ่ายไฟมีการเหนี่ยวนำบางส่วนและแหล่งจ่ายไฟใช้เวลาเล็กน้อยในการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าตกก่อนที่จะสร้างกระแสมากขึ้น ในกระดานเดียวมันสามารถติดตามได้ตามปกติภายในไม่กี่ไมโครวินาที (เรา) หรือหลายสิบคน อย่างไรก็ตามชิปดิจิทัลสามารถเปลี่ยนการดึงในปัจจุบันของพวกเขาจำนวนมากในไม่กี่นาโนวินาที (ns) ฝาครอบ decoupling จะต้องอยู่ใกล้กับพลังของชิปดิจิทัลและพื้นนำไปสู่การทำงานของมันมิฉะนั้นการเหนี่ยวนำในโอกาสในการขายนั้นจะได้รับในทางของมันส่งมอบกระแสพิเศษได้อย่างรวดเร็วก่อนที่ฟีดพลังงานหลักจะทัน
นั่นคือมุมมองโดเมนเวลา ในชิปคลื่นความถี่โดเมนดิจิตอลนั้นเป็นแหล่งจ่ายกระแส AC ระหว่างพินกำลังและพินกราวด์ ที่ไฟ DC นั้นมาจากแหล่งจ่ายไฟหลักและทั้งหมดนั้นใช้ได้ดังนั้นเราจะไม่สนใจ DC แหล่งที่มาปัจจุบันนี้สร้างความถี่ที่หลากหลาย ความถี่บางความถี่สูงมากจนตัวเหนี่ยวนำขนาดเล็กในระยะค่อนข้างยาวนำไปสู่แหล่งจ่ายไฟหลักเริ่มกลายเป็นอิมพีแดนซ์ที่สำคัญ นั่นหมายถึงความถี่ที่สูงเหล่านั้นจะทำให้เกิดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในท้องถิ่นเว้นแต่พวกเขาจะได้รับการจัดการ หมวกบายพาสเป็นปัดความต้านทานต่ำสำหรับความถี่สูงเหล่านั้น อีกครั้งผู้นำในการบายพาสหมวกจะต้องสั้นลงมิฉะนั้นการเหนี่ยวนำของพวกเขาจะสูงเกินไปและเข้าสู่ตัวเก็บประจุเพื่อตัดกระแสความถี่สูงที่สร้างโดยชิป
ในมุมมองนี้เค้าโครงทั้งหมดของคุณดูดี ฝาปิดอยู่ใกล้กับชิปกำลังและกราวด์ในแต่ละกรณี อย่างไรก็ตามฉันไม่ชอบพวกเขาด้วยเหตุผลอื่นและด้วยเหตุผลนั้น
การต่อสายดินที่ดีนั้นยากที่จะอธิบายได้ดีกว่าบายพาส มันต้องใช้หนังสือทั้งเล่มในการแก้ไขปัญหานี้ดังนั้นฉันจะพูดถึงเพียงบางส่วนเท่านั้น งานแรกของการต่อลงดินคือการจ่ายแรงดันอ้างอิงสากลซึ่งโดยปกติแล้วเราจะพิจารณา 0V เนื่องจากทุกอย่างถูกพิจารณาว่าสัมพันธ์กับกราวด์กราวด์ อย่างไรก็ตามคิดว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณวิ่งผ่านพื้นดิน ความต้านทานของมันไม่เป็นศูนย์ดังนั้นจึงทำให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างจุดต่าง ๆ ของพื้นดิน ความต้านทานกระแสตรงของระนาบทองแดงบน PCB มักจะต่ำพอที่จะทำให้ไม่เกิดปัญหามากเกินไปสำหรับวงจรส่วนใหญ่ วงจรดิจิตอลล้วนๆมีระยะขอบเสียง mV 100 วินาทีเป็นอย่างน้อยดังนั้นการชดเชย 10 หรือ 100 วินาทีของกราวด์ uV จึงไม่ใช่เรื่องใหญ่ ในวงจรอะนาล็อกบางตัวมันเป็น แต่นั่นไม่ใช่ปัญหาที่ฉันพยายามทำที่นี่
คิดว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อความถี่ของกระแสไฟฟ้าไหลผ่านระนาบกราวด์จะสูงขึ้นเรื่อย ๆ ในบางจุดระนาบกราวด์ทั้งหมดมีความยาวเพียง 1/2 ของความยาวคลื่น ตอนนี้คุณไม่มีระนาบกราวด์อีกต่อไป แต่เป็นเสาอากาศปะต่อ ตอนนี้จำได้ว่าไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นแหล่งกระแสคลื่นความถี่กว้างที่มีส่วนประกอบความถี่สูง หากคุณเรียกใช้กระแสกราวด์ของมันทันทีผ่านระนาบกราวน์สำหรับแม้แต่นิดเดียวคุณจะมีเสาอากาศปะกลาง
วิธีการแก้ปัญหาที่ฉันมักใช้และที่ฉันมีหลักฐานเชิงปริมาณการทำงานได้ดีคือการป้องกันไม่ให้กระแสความถี่สูงในพื้นที่ออกจากระนาบกราวด์ คุณต้องการสร้างเครือข่ายโลคัลของกำลังไมโครคอนโทรลเลอร์และการเชื่อมต่อกราวด์บายพาสการเชื่อมต่อโลคัลจากนั้นมีเพียงหนึ่งการเชื่อมต่อกับเน็ตแต่ละตัวกับระบบพลังงานหลักและกราวด์กราวด์ กระแสความถี่สูงที่เกิดจากไมโครคอนโทรลเลอร์ส่งออกพลังงานผ่านพินบายพาสและกลับสู่พินกราวด์ อาจมีกระแสความถี่สูงที่น่ารังเกียจมากมายวิ่งวนไปรอบ ๆ นั้น แต่ถ้าห่วงนั้นมีเพียงการเชื่อมต่อเดียวกับพลังของบอร์ดและอวนพื้นดินแล้วกระแสเหล่านั้นส่วนใหญ่จะหยุดพวกเขา
ดังนั้นเพื่อนำสิ่งนี้กลับมาสู่การออกแบบของคุณสิ่งที่ฉันไม่ชอบก็คือหมวกบายพาสแต่ละอันดูเหมือนจะแยกจากกันผ่านทางพลังและพื้นดิน หากสิ่งเหล่านี้เป็นพลังหลักและระนาบพื้นของบอร์ดแสดงว่าไม่ดี หากคุณมีเลเยอร์เพียงพอและจุดอ่อนกำลังไปถึงพลังท้องถิ่นและระนาบกราวน์นั่นหมายความว่าตราบใดที่ระนาบท้องถิ่นเหล่านั้นเชื่อมต่อกับระนาบหลักที่จุดเดียว
มันไม่ได้ใช้เครื่องบินท้องถิ่นทำสิ่งนี้ ฉันใช้พลังท้องถิ่นและเทคนิคอวนพื้นดินเป็นประจำแม้จะอยู่บนกระดาน 2 ชั้น ฉันเชื่อมต่อพินกราวด์ทั้งหมดและพินพาวเวอร์ทั้งหมดด้วยตนเองจากนั้นบายพาสตัวแคปแล้วก็วงจรคริสตัลก่อนที่จะกำหนดเส้นทางอื่น อวนท้องถิ่นเหล่านี้อาจเป็นดาวฤกษ์หรืออะไรก็ตามภายใต้ไมโครคอนโทรลเลอร์และยังอนุญาตให้ส่งสัญญาณอื่น ๆ อย่างไรก็ตามอีกครั้งตาข่ายในท้องที่เหล่านี้จะต้องมีการเชื่อมต่อหนึ่งเดียวกับพลังของเมนบอร์ดหลักและอวนพื้นดิน หากคุณมีระนาบกราวน์ระดับบอร์ดก็จะมีอันใดอันหนึ่งผ่านการเชื่อมต่อตาข่ายพื้นท้องที่กับระนาบกราวน์
ฉันมักจะไปไกลกว่านี้ถ้าทำได้ ฉันใส่ 100nF หรือ 1uF เซรามิกบายพาสแคปใกล้เคียงกับหมุดพลังงานและกราวด์เท่าที่จะเป็นไปได้จากนั้นกำหนดเส้นทางตาข่ายท้องถิ่นสองอัน (พาวเวอร์และกราวด์) ไปยังจุดฟีด กับพื้นกระดานและอวนพลังงานที่ด้านขวาของฝาครอบ หมวกทุติยภูมินี้ให้การปัดอีกครั้งสำหรับกระแสความถี่สูงที่หลบหนีจากการถูกแยกโดยแคปบายพาสแต่ละตัว จากมุมมองของส่วนที่เหลือของบอร์ดพลังงาน / กราวด์ฟีดไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์นั้นมีความประพฤติดีโดยไม่มีความถี่สูงที่น่ารังเกียจ
ดังนั้นในที่สุดในการตอบคำถามของคุณว่าเลย์เอาต์ที่คุณมีความสำคัญเมื่อเทียบกับสิ่งที่คุณคิดว่าเป็นแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดหรือไม่ ฉันคิดว่าคุณได้บายพาสพิน power / ground ของชิพเพียงพอ นั่นหมายความว่ามันควรจะทำงานได้ดี อย่างไรก็ตามหากแต่ละเครื่องมีทางแยกไปยังระนาบกราวน์หลักคุณอาจมีปัญหาเกี่ยวกับ EMI ในภายหลัง วงจรของคุณจะทำงานได้ดี แต่คุณอาจไม่สามารถขายได้อย่างถูกกฎหมาย โปรดทราบว่าการส่งและรับคลื่นความถี่วิทยุนั้นเป็นกฎซึ่งกันและกัน วงจรที่สามารถส่งคลื่นความถี่วิทยุออกจากสัญญาณนั้นมีความไวต่อการรับสัญญาณจากภายนอกและมีสัญญาณรบกวนที่ด้านบนของสัญญาณดังนั้นมันไม่ใช่ปัญหาของคนอื่นทั้งหมด อุปกรณ์ของคุณอาจทำงานได้ดีจนกว่าจะมีคอมเพรสเซอร์เริ่มทำงานใกล้เคียง นี่ไม่ใช่แค่สถานการณ์เชิงทฤษฎี ฉันเคยเห็นคดีอย่างนั้น
นี่คือเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยที่แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้สามารถสร้างความแตกต่างที่แท้จริงได้อย่างไร บริษัท กำลังทำ gizmos เล็ก ๆ น้อย ๆ ที่มีค่าใช้จ่าย $ 120 ในการผลิต ฉันถูกจ้างให้อัปเดตการออกแบบและรับต้นทุนการผลิตต่ำกว่า $ 100 ถ้าเป็นไปได้ วิศวกรคนก่อนไม่เข้าใจการปล่อย RF และการลงดิน เขามีไมโครโปรเซสเซอร์ที่ปล่อยอึ RF จำนวนมาก วิธีแก้ปัญหาของเขาในการผ่านการทดสอบของ FCC คือการปิดล้อมสิ่งสกปรกทั้งหมดในกระป๋อง เขาทำบอร์ด 6 ชั้นที่มีพื้นชั้นล่างแล้วมีแผ่นโลหะที่กำหนดเองบัดกรีกว่าส่วนที่น่ารังเกียจในเวลาการผลิต เขาคิดว่าเพียงแค่ล้อมรอบทุกอย่างด้วยโลหะซึ่งมันจะไม่เปล่งประกาย นั่นเป็นสิ่งที่ผิด แต่ก็มีบางอย่างที่ฉันไม่อยากเข้าไปในตอนนี้ สามารถลดการปล่อยเพื่อให้พวกเขาเพียงแค่ส่งเสียงแหลมโดยการทดสอบ FCC กับ 1/2 เดซิเบลเพื่อสำรอง (ที่ '
การออกแบบของฉันใช้เพียง 4 เลเยอร์ระนาบกราวด์บอร์ดเดียวไม่มีเครื่องบินพลังงาน แต่ระนาบกราวด์ท้องถิ่นสำหรับไอซีทางเลือกไม่กี่ตัวที่มีการเชื่อมต่อจุดเดียวสำหรับระนาบกราวด์โลคัลและอวนพลังท้องถิ่นตามที่ฉันอธิบาย ในการทำให้เรื่องยาวสั้นลงขีด จำกัด FCC จะสูงถึง 15 เดซิเบล (มาก) ข้อได้เปรียบด้านหนึ่งคืออุปกรณ์นี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของตัวรับสัญญาณวิทยุและวงจรที่เงียบกว่านั้นก็ให้เสียงรบกวนน้อยลงในวิทยุและมีประสิทธิภาพเป็นสองเท่าของช่วงคลื่นวิทยุ ต้นทุนการผลิตขั้นสุดท้ายคือ $ 87 วิศวกรคนอื่นไม่เคยทำงานให้ บริษัท นั้นอีกเลย
ดังนั้นการบายพาสการลงดินการสร้างภาพและการจัดการกับกระแสคลื่นความถี่สูงจึงเป็นเรื่องสำคัญ ในกรณีนี้มันมีส่วนทำให้ผลิตภัณฑ์ดีขึ้นและราคาถูกลงในเวลาเดียวกันและวิศวกรที่ไม่ทำให้มันตกงาน ไม่นี่เป็นเรื่องจริง
ไม่มีขั้วในภาพดังนั้นเพียงแค่สมมติว่า "กำลัง" เป็นพื้นและอีกอันคือ VCC
