PCB Ground Pour, Crosstalk และเสาอากาศ

ฉันพยายามที่จะเข้าใจผลกระทบของรูปหลายเหลี่ยมที่เติมเมื่อการเปลี่ยนสายความเร็วสูงเกิดขึ้น พิจารณาตัวอย่างกรณีประดิษฐ์ด้านล่าง:

ในตัวอย่างนี้แทร็ก (สีฟ้าอ่อน) ตั้งห่างกันมากที่สุดทางด้านซ้ายของกระดาน แต่พวกเขาจะต้องถูกนำเข้าใกล้กันเพื่อให้พอดีกับรูแผ่นใหญ่ เติมสีแดงเป็นรูปหลายเหลี่ยมพื้นเท ขอให้สังเกตว่านี่เป็นตัวอย่างการประดิษฐ์ที่มีปัญหาอื่น ๆ อีกมากมายที่ไม่เกี่ยวข้องกับคำถามของฉัน

เพื่อเหตุผลของการโต้แย้งทุกบรรทัดจะสิ้นสุดเดียว (เช่น UART, SPI, I²C, ฯลฯ ) และอาจมีช่วงการเปลี่ยนภาพจาก 1 ~ 3 ns มีระนาบกราวด์ต่อเนื่องด้านล่าง (ระยะทาง 0.3 มม.) แต่คำถามของฉันเกี่ยวกับกราวด์เทเฉพาะด้านบน

ในกรณี C รูปหลายเหลี่ยมเทสามารถเจาะเข้าไปในสถานที่ที่มีห้องเพียงพอที่จะวางที่สองผ่านการเชื่อมต่อดังนั้นการติดตามพื้นดินจะถูก conencted อย่างถูกต้องกับเครื่องบินด้านล่าง อย่างไรก็ตามในกรณี A, B, D และ E เททำเท่าที่จะทำได้โดยไม่มีที่ว่างสำหรับจุดแวะทำให้ GND "นิ้ว"

สิ่งที่ฉันต้องการรู้โดยไม่คำนึงถึงข้อควรพิจารณาในการเราต์อื่น ๆ คือควรลบ "นิ้ว" A, B, D และ E หรือไม่หรือบางทีพวกเขาก็มีส่วนช่วยลด crosstalk ระหว่างเส้นทาง ฉันกังวลว่าเสียงภาคพื้นดินอาจทำให้ "นิ้ว" เสาอากาศที่ดีเหล่านั้นและผลิตอีเอ็มไอที่ไม่พึงประสงค์ แต่ในเวลาเดียวกันฉันลังเลที่จะลบออกเพื่อผลประโยชน์ crosstalk ที่อาจเกิดขึ้น

แก้ไข

สำหรับตัวอย่างกรณีที่แตกต่างกันพิจารณาภาพนี้:

Fan-out จากแต่ละ IC กำหนดความเป็นจริงที่นิ้วมือเหล่านี้หลีกเลี่ยงไม่ได้ยกเว้นถ้าเรากำจัด GND ออกทั้งหมดในส่วนนั้น หลังเป็นสิ่งที่เหมาะสมที่จะทำ? GND มีประโยชน์หรือไม่น่ากลัวหากเติม GND หรือไม่?

ไม่ว่าจะเป็น "นิ้ว" A, B, D และ E ควรจะลบออกหรือบางทีพวกเขามีส่วนร่วมในการลด crosstalk ระหว่างแทร็ค

พวกเขาควรถูกลบเพราะอย่างที่พวกเขาไม่ได้ช่วยจริงๆและอาจจะทำให้สิ่งเลวร้ายลง

ความกังวลของคุณดูเหมือนจะเป็นสัญญาณไขว้ งั้นลองพูดถึงเรื่องนั้นสักครู่

Crosstalk คือเมื่อ feilds (ไฟฟ้าหรือแม่เหล็ก) จากสัญญาณหนึ่ง (ติดตาม) โต้ตอบหรือตัดสัญญาณอื่น (ติดตาม)

นี่คือลักษณะของสัญญาณทั่วไปในมุมมอง "feilds"

คุณต่อสู้ crosstalk ในไม่กี่วิธี

1. $Crosstalk \propto \frac{dv}{dt}$

2. ย้ายสัญญาณของคุณออกห่างกันมากขึ้น การทำเช่นนี้จะลดการโต้ตอบ / การตัดกันของทุ่งจากการรุกรานไปยังเหยื่อ feilds ยังคงอยู่ แต่คุณแค่ปลายเท้า

3. นำระนาบอ้างอิงของคุณเข้ามาใกล้ เขตข้อมูลกำลังมองหาสถานที่อ้างอิงของพวกเขา นั่นคือเส้นทางที่มีอิมพีแดนซ์น้อยที่สุดสำหรับมัน บรรทัด feild กระจายออกไปมากพอ ๆ กับที่ต้องการค้นหาเส้นทางความต้านทานต่ำ หากคุณนำเครื่องบินมาใกล้ยิ่งขึ้น

ตอนนี้ถ้าคุณมีบอร์ด 2 เลเยอร์และคุณไม่สามารถทำให้บอร์ดบางลง (เพื่อทำให้ทั้งสองเลเยอร์ใกล้กันมากขึ้น) จากนั้นคุณจะเหลือตัวเลือก # 1 และ # 2 อย่างไรก็ตามคุณสามารถ "kind-sort-of" ใช้ตัวเลือก # 3 บนบอร์ดเลเยอร์ 2 โดยกำหนดเส้นทางการติดตามภาคพื้นพร้อมกับสัญญาณสำหรับความยาวทั้งหมดของสัญญาณ feilds กำลังจะไปถึงที่นั่นดังนั้นทำไมไม่ควบคุมว่า "สัญญาณ" ช่องโต้ตอบใด

นี่คือสิ่งที่คุณพยายามทำกับพื้นเทลงบนชั้นบนสุด เพื่อให้มีประสิทธิภาพจะต้องมีความยาวทั้งหมด (หรือใกล้เคียงที่สุดเท่าที่จะทำได้) ของสัญญาณ (โดยทั่วไปตามด้วยเงา) ดังนั้นนิ้ว A, B, D, E จึงไม่มีประสิทธิภาพและอาจทำให้สิ่งเลวร้ายลงได้ด้วยการเป็นเสาอากาศปะต่อ แต่ C เป็นเพียงสิ่งเดียวที่ค่อนข้างใช้ได้ในความคิดของฉัน มันไม่ได้มีประสิทธิภาพอย่างสมบูรณ์สำหรับสัญญาณ แต่มันจะไม่ทำให้อะไรแย่ลง

ทุกบรรทัดเป็นแบบสิ้นสุดเดียว (เช่น UART, SPI, I²C ฯลฯ ) และอาจมีช่วงการเปลี่ยนภาพ 1 ~ 3 ns

นี่คือที่ที่คุณผิดพลาด I2C และ UART ทำงานด้วยความเร็วไม่กี่ MHz ที่เร็วที่สุด SPI สามารถทำงานได้ที่ความเร็ว 10 MHz ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเวลาเร็วเท่า 3 ns คุณจะช่วยตัวเองด้วยความเศร้าสลดด้วยการทำให้ช้าลง วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนี้คือการเพิ่มความต้านทานแบบอนุกรมที่ไดรเวอร์สำหรับโครงร่าง monodirectional (UART, SPI) สำหรับ I2C คุณสามารถเพิ่มความต้านทานแบบดึงขึ้นเพื่อชะลอเวลาที่เพิ่มขึ้น หากต้องการชะลอเวลาการตกคุณจะต้องใช้ไดรเวอร์ที่อ่อนแอกว่า (ไม่มีอุปกรณ์ I2C ที่ออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์ใด ๆ

สิ่งที่ฉันต้องการรู้โดยไม่คำนึงถึงข้อควรพิจารณาในการเราต์อื่น ๆ คือควรลบ "นิ้ว" A, B, D และ E หรือไม่หรือบางทีพวกเขาก็มีส่วนช่วยลด crosstalk ระหว่างเส้นทาง

ลบออก

พวกมันจะลด crosstalk ถ้าคุณสามารถหาที่ว่างเพื่อวาง vias ลงไปผูกกับระนาบกราวด์ที่อยู่ข้างใต้และเก็บไว้ที่ 0 volts ตลอดความยาว และแม้กระทั่งนั่นคือโอกาส ระยะห่างระหว่างแทร็กของคุณเป็นวิธีที่ดีกว่าในการลด crosstalk

ฉันกังวลว่าเสียงภาคพื้นดินอาจทำให้ "นิ้ว" เสาอากาศที่ดีเหล่านั้นและผลิตอีเอ็มไอที่ไม่พึงประสงค์

ถูกต้องอย่างแน่นอน