การนำการ์ดติดตาม / วงแหวนไปใช้ในการออกแบบ PCB

ฉันได้อ่านที่นี่และมีบทความบางอย่างเกี่ยวกับการติดตาม pcb ยาม / แหวน แต่ไม่มีใครพูดถึงวิธีการฝังอย่างถูกต้อง สิ่งที่ฉันพบคือรูปภาพและการเปรียบเทียบที่ไม่สามารถช่วยฉันได้ในตอนนี้!

สิ่งที่ฉันอยากรู้คือฉันจะทำให้วงจรต่อไปนี้มีการป้องกันการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น (ในกรณีการออกแบบ - ฉันรู้ว่าวัสดุ PCB และ SIR มีกฎใหญ่)

วงจรจะจ่ายสูงถึง 30V ผ่านตัวต้านทานและตัวต้านทานแต่ละตัวเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะเชื่อมต่อกับสวิทช์เมทริกซ์และในที่สุดผลลัพธ์เดียวจากสวิทช์เมทริกซ์จะเชื่อมต่อกับ picoammeter เพื่อวัดกระแสไฟฟ้ารั่วของตัวเก็บประจุ

ฉันสงสัยว่าฉันควรดูแลเกี่ยวกับการรั่วไหลของกระแสในวงจรหรือไม่! ถ้าเป็นเช่นนั้นฉันจะปรับปรุงได้อย่างไร

นี่คือวงจรทดสอบของฉัน:

ฉันคิดว่าการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเพียงแค่ใช้สายเข้ากับวงจรนั่นคือตัวเก็บประจุหนึ่งพินที่บัดกรีด้วยลวดในวงจรเล็ก ๆ ที่ฉันออกแบบมา เหมือนกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า (SMU)

แหวนป้องกันถูกใช้เพื่อป้องกันโหนดความต้านทานสูงในวงจรจากกระแสรั่วไหลของพื้นผิว วงแหวนป้องกันเป็นวงแหวนของทองแดงซึ่งขับเคลื่อนด้วยแหล่งความต้านทานต่ำถึงแรงดันไฟฟ้าเดียวกันกับโหนดความต้านทานสูง โดยทั่วไปจะเป็นหมุดป้อนข้อมูลของ op-amp

นี่คือตัวอย่างของเลย์เอาท์วงแหวนคลาสสิกสำหรับโลหะที่สามารถ op-amp จาก National Semi's AN-241 :

และนี่คือตัวอย่างของการเชื่อมต่อจากนิตยสาร Analog DialogueของAnalog :

คุณลักษณะที่สำคัญคือวงแหวนป้องกันเชื่อมต่อกับโหนดที่จะถูกขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าเดียวกันกับโหนดความต้านทานสูงที่ได้รับการป้องกัน แต่มีความต้านทานต่ำกว่ามาก

โปรดทราบว่ามีการสร้างเว็บไซต์ของผู้จำหน่ายบางรายเท่านั้น AN1258 ของ Microchip แนะนำให้ใช้ตาข่ายความต้านทานสูงเพื่อสร้างวงแหวนป้องกันรอบอวนความต้านทานต่ำ - อย่าทำเช่นนี้

ตอนนี้กับกรณีเฉพาะของคุณ ในขณะที่ด้านที่ไม่ได้รับการปรับปรุงของตัวเก็บประจุของคุณไม่ได้เป็นโหนดความต้านทานต่ำอย่างเคร่งครัดเนื่องจากแอมป์มิเตอร์นั้นควรให้เส้นทางอิมพีแดนซ์ที่ค่อนข้างต่ำไปยังพื้นดินเมื่อคุณทำการวัดมันจะยังคงทำให้เกิดข้อผิดพลาด ผ่านโหนดนั้นแทนโดยเส้นทางอื่น มันจะไม่เจ็บที่จะเพิ่มวงแหวนรอบ ๆ โหนดดังนี้:

ต่างจากคำตอบอื่นฉันไม่รวมด้านขับเคลื่อนของตัวเก็บประจุภายในวงแหวนเนื่องจากเป็นโหนดความต้านทานต่ำซึ่งถูกขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงพอสมควร อย่างไรก็ตามคุณได้ระบุว่าปัญหาที่เกิดขึ้นนั้นไม่ได้อยู่บน PCB ดังนั้นคำแนะนำนี้จึงเป็นสิ่งที่สงสัย เนื่องจากในฐานะที่เป็นตาข่ายอิมพีแดนซ์สูงนั้นลอยอยู่ในอากาศจึงควรได้รับการปกป้องอย่างดีจากการรั่วไหลในทุกกรณี

แหล่งจ่ายไฟของคุณคือ DC คุณเขียนว่าคุณจะวัดผลลัพธ์ด้วย picoammeter แสดงว่าปัจจุบันของคุณอยู่ในช่วง pA วงแหวนป้องกันปกป้องวงจรอิมพีแดนซ์สูงไม่ใช่ความคิดที่ไม่ดี อะไรคือความต้านทานสูงในแผนผังของคุณและอะไรไม่ได้? Picoammeter อินพุตแน่นอนความต้านทานสูง แหล่งจ่ายไฟ 12V แน่นอนว่าไม่ใช่

นี่คือวิธีที่ฉันจะทำมัน สังเกตว่าวงแหวนนั้นวิ่งระหว่างพินของ R1 ระหว่างพินของ S2 ระหว่างหมุดของพิโคมิเตอร์

สิ่งที่จะเชื่อมต่อแหวนกับ? แหวนป้องกันต้องมีเส้นทางความต้านทานต่ำสู่พื้น วิธีที่ดีที่สุดคือให้วงแหวนป้องกันที่แรงดันไฟฟ้าเท่ากับสัญญาณซึ่งวงแหวนกำลังป้องกันอยู่ ด้วยวิธีนี้การรั่วไหลของสัญญาณและวงแหวนจะมีขนาดเล็กเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันระหว่างพวกเขามีขนาดเล็ก บางครั้งการเชื่อมต่อวงแหวนกับ GND ก็ใช้งานได้ บางครั้งคุณต้องมีแอมพลิฟายเออร์ตัวป้องกัน (ค้นหา)

-Nick

วิธี PS สำหรับลดการรั่วไหลของ DC นั้นแตกต่างจากวิธีการต่อสู้กับ EMI ที่ดำเนินการหรือแผ่รังสี

กรุณาใช้ลิงค์ต่อไปนี้เพื่อจุดประสงค์นี้:

บทที่ 12: ปัญหาการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

มันจะมีประโยชน์มากสำหรับคุณ

วงแหวนป้องกันไม่จำเป็น (ค่อนข้าง) ด้วยเหตุผล EMI คุณไม่ต้องการเรียกใช้สัญญาณหรือพลังงานใกล้กับขอบระนาบพื้น หากสัญญาณถูกส่งไป (บนเลเยอร์ต่าง ๆ ) จนถึงขอบระนาบพื้นแสดงว่ามีความเป็นไปได้ที่อีเอ็มไอจะพุ่งออกมาด้านข้าง เพียงแค่ไม่กำหนดเส้นทางที่ส่งสัญญาณไปจนถึงขอบคุณสามารถลด EMI ที่กระจายออกไปได้อย่างมาก ฉันลืมระยะทางที่แน่นอนจากสัญญาณถึงขอบระนาบพื้นดิน แต่มันอยู่ที่ไหนสักแห่งในพื้นที่ใกล้เคียง 0.050 นิ้ว

แน่นอนสิ่งนี้ทำให้สงสัยว่าจะทำอย่างไรกับ 0.050 นิ้วที่ไม่มีอะไรในนั้น สิ่งที่นักออกแบบ PCB บางคนทำรวมถึงฉันคือการวางร่องรอยดินรอบปริมณฑลของระนาบกราวด์แล้วผูกที่ติดตามกับเครื่องบินโดยใช้จุดแวะประมาณ 0.25 "ฉันไม่คิดว่านี่จะปรับปรุงสิ่งต่าง ๆ ช่องว่าง แต่ดูเหมือนดีในทางทฤษฎีไม่ทำร้ายสิ่งต่าง ๆ และอย่างน้อยก็ให้การเตือนที่ดีว่าจะไม่ส่งสัญญาณที่นั่น

ชั้นพลังงานควรทำในทำนองเดียวกันซึ่งควรดึงกลับจากขอบระนาบพื้น ฉันแค่ไปข้างหน้าแล้ววางวงแหวนกราวด์ลงบนชั้นระนาบพลังงานแล้วมัดมันไว้กับพื้นเหมือนก่อน เช่นเดียวกับเลเยอร์สัญญาณมันเป็นวิธีที่ดีในการ "ดึง" เครื่องบินอัตโนมัติกลับมา

วิธีนี้ใช้ไม่ได้กับ PCB ที่ไม่มีระนาบกราวด์ การวางวงแหวนภาคพื้นดินรอบ ๆ PCB ดังกล่าวอาจทำให้สิ่งเลวร้ายลงไม่ดีขึ้นหากวงแหวนดังกล่าวจบลงด้วยการแบกกระแสใด ๆ

ฉันไม่เชื่อว่าจะทำอะไรเพื่อการรั่วไหลแม้ว่า EMI จะทำงานได้ทั้งสองทาง วงจรใดก็ตามที่แผ่คลื่น EMI สามารถรับ EMI ได้เช่นกัน ดังนั้นจากมุมมองนี้มันอาจทำให้การออกแบบของคุณทนต่อสัญญาณรบกวน EMI ภายนอกได้มากขึ้น