การเชื่อมต่อสายไฟ IC สำหรับการป้องกันเสียงรบกวนและการแยกสัญญาณ

มีการพูดคุยกันมากเกี่ยวกับคำถามและคำตอบอื่น ๆเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนกับ IC ซึ่งส่งผลให้เกิดปัญหาที่แตกต่างกันสองวิธี:

(a) วางตัวเก็บประจุแยกตัวอยู่ใกล้กับหมุดไฟ IC มากที่สุด
(b) เชื่อมต่อหมุดพลังงาน IC ให้ใกล้ที่สุดกับระนาบพลังงานจากนั้นวางตัวเก็บประจุแยกตัวให้ใกล้ที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่ให้ความเคารพต่อจุดอ่อน

ตาม [ Kraig Mitzner ] ตัวเลือก (a) จะดีกว่าสำหรับไอซีอะนาล็อก ฉันเห็นตรรกะที่อยู่ด้านหลังเนื่องจากตัวเหนี่ยวนำของตัวเก็บประจุผ่านและตัวแยกสัญญาณสร้างตัวกรอง LC แบบ low pass ที่เก็บเสียงให้ห่างจากหมุดของ IC แต่ตาม [ Todd H. Hubbing ] ตัวเลือก (a):

[... ] ดูเหมือนความคิดที่ดีจนกว่าคุณจะใช้ตัวเลขจริงและประเมินการแลกเปลี่ยน โดยทั่วไปวิธีการใดก็ตามที่เพิ่มการเหนี่ยวนำมากขึ้น (โดยไม่เพิ่มการสูญเสียมากขึ้น) เป็นความคิดที่ไม่ดี หมุดเพาเวอร์และกราวด์ของอุปกรณ์ที่ใช้งานโดยทั่วไปควรเชื่อมต่อโดยตรงกับระนาบพลังงาน

สำหรับตัวเลือก (b) [ Kraig Mitzner ] (ผู้เขียนรูปด้านบน) บอกว่ามันเหมาะสำหรับวงจรดิจิตอล แต่เขาไม่ได้อธิบายว่าทำไม ฉันเข้าใจว่าในตัวเลือก (b) ห่วงอุปนัยจะถูกเก็บไว้ให้เล็กที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่ถึงกระนั้นพวกเขายังอนุญาตให้สลับสัญญาณรบกวนจาก IC เข้าสู่ระนาบพลังงานได้ง่ายซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันต้องการหลีกเลี่ยง

คำแนะนำเหล่านี้ถูกต้องหรือไม่ เหตุผลอะไรกันแน่ที่พวกเขามีพื้นฐานมาจาก?

แก้ไข:พิจารณาว่าการผ่านจาก IC นำไปสู่ตัวเก็บประจุและจุดแวะจะถูกเก็บไว้ให้สั้นที่สุด พวกเขาจะแสดงในรูปเป็นร่องรอยยาวเพียงเพื่อวัตถุประสงค์ในการภาพประกอบ

— andresgongora
แหล่งที่มา

ที่ความถี่ต่ำมันจะไม่สำคัญมากและที่ความถี่สูงสิ่งแปลก ๆ เกิดขึ้น แต่ฉันต้องการตัวเลือก A ในกรณีทั่วไปทั้งหมดด้วยเหตุผลเดียว ในตัวเลือก B กระแสไฟฟ้าในการติดตามระหว่างการผ่านและตัวเก็บประจุจริง ๆ เปลี่ยนจากใกล้ศูนย์ไปถึงการขัดขวางในการสลับและต้องย้อนกลับในตอนท้ายของการสลับเพื่อชาร์จตัวเก็บประจุ

— Trevor_G

ตัวเลือกอื่น ๆ ที่ไม่ได้แสดงไว้ที่นี่คือการวางระนาบกำลังผ่านภายใต้ IC ในกรณีที่ข้อ จำกัด ด้านเลย์เอาท์อนุญาตให้ทำได้สิ่งนี้จะช่วยให้สามารถจัดวางผ่านและตัวเก็บประจุไปยังพินพลังงาน

— พหุนาม

คำตอบ:

ใช้การจำลองขั้นพื้นฐานที่มีค่าเกินจริงเป็นที่แน่ชัดว่าคุณจบการซื้อขายด้วยความสูงและความสูงของแหวน

ด้วยวงจร A คุณจะได้รับเข็มที่ IC Vcc น้อยลงและแหวนมากขึ้นและด้วยวงจร B ตรงกันข้ามจะเป็นจริง

บันทึกกระแสในการติดตามไปยังตัวเก็บประจุในวงจร B แม้ว่ามันจะกลับด้าน

ตัวเลือกอื่น ๆ ที่คุณไม่ได้แสดงคือวางระนาบพลังงานผ่านทาง IC เพื่อให้ความยาวการติดตามเท่ากัน สิ่งนี้จะช่วยให้คุณได้รับสิ่งที่ดีที่สุดทั้งสองโลกดังที่แสดงไว้ในแผนผังที่สาม อีกครั้งแม้ว่ากระแสใน cap line จะกลับด้าน

จากกราฟเหล่านั้นฉันจะบอกว่าวงจร A นั้นดีกว่าสำหรับดิจิตอลเนื่องจากขอบ spurient นั้นมีปัญหามากกว่าระลอกคลื่นและวงจร B นั้นดีกว่าสำหรับแบบอะนาล็อก ในที่สุด C ดีที่สุด แต่เมื่อพูดถึงคำว่า "ดีกว่า" ความเห็นก็เข้ามามีบทบาท

แม้ว่าท้ายที่สุดแล้วทั้งสองวิธีคุณจะต้องเก็บตัวเก็บประจุและผ่านใกล้กับพินโดยใช้การติดตามน้อยที่สุดระหว่างพวกเขาเพื่อลดการเหนี่ยวนำการติดตาม ตัวอย่างเช่นการใช้แผ่นรัดหน้า / การรวมกันตามคำตอบของ Peufeu

— Trevor_G
แหล่งที่มา

ขอบคุณสำหรับการจำลองและข้อมูลเชิงลึกของคุณ อย่างไรก็ตามตอนนี้ฉันยิ่งสับสนมากกว่าเดิมเกี่ยวกับว่า (a) หรือ (b) ดีกว่าสำหรับอนาล็อกและดิจิตอลตามลำดับ เหตุผลของคุณตรงข้ามกับ Kraig Mitzner นอกจากนี้ฉันอยากถามว่าทำไมมันถึงแย่มากที่กระแสกลับด้าน ขอขอบคุณอีกครั้ง.

— andresgongora

คุณเป็นแรงบันดาลใจให้ฉันทำแบบจำลองเดียวกัน แต่ดูแรงดันไฟฟ้าที่ระนาบพลังงาน (ฉันเพิ่มตัวเหนี่ยวนำพิเศษหนึ่งตัวระหว่างทางและแรงดันไฟฟ้าในวงจรของคุณและวัดที่นั่น) การตั้งค่า (a) มีระลอกคลื่นบางส่วน แต่จะอยู่ที่ประมาณ 10mv เท่านั้น การตั้งค่า (b) มีระลอกคลื่นที่คล้ายกัน แต่ฉันได้รับแรงดันไฟฟ้าสูงถึง -0.7V ที่ความถี่สูงมาก คุณพูดถูก (a) ดีกว่าสำหรับดิจิตอลมากเนื่องจากมันจะช่วยลดสัญญาณรบกวน HF ให้ห่างจากการกระจายพลังงาน นอกจากนี้ (c) ซึ่งมีความเหนี่ยวนำน้อยที่สุดจะทำงานได้ดีที่สุดสำหรับ IC แต่ไม่ป้องกันเสียงรบกวน HF จากการกระจายพลังงาน

— andresgongora

ฉันเห็นด้วยกับผลลัพธ์ของเทรเวอร์ ตัวเลือก (a) ดีกว่าสำหรับวงจรดิจิตอล

— Guill

@ Guill ละเว้น opcion (c), สองร่องรอยอิสระและพิจารณาเพียง (a) และ (b): ผลของเทรเวอร์หมายความว่า Mitzner และ Hubbing (ผู้เขียนที่อ้างถึงใน Q) ดูเหมือนจะผิดเพราะเป็น (a) จะดีกว่ามาก กว่า (b); อย่างสังหรณ์ใจเช่นเดียวกับในการจำลอง อย่างไรก็ตามฉันเชื่อว่ามีมากกว่านี้และเหตุผลที่พวกเขาทั้งสองเสนอ (b) มากกว่า (a) หลังจากนั้นหนึ่งในนั้นทำงานให้ Orcad ... มีแหล่งอื่นที่ฉันสามารถไปได้ไหม

— andresgongora

@Trevor_G ฉันยอมรับคำตอบของคุณแล้วเนื่องจากเหตุผลอย่างละเอียดและการจำลองช่วยได้มาก ฉันยังสับสนอยู่เล็กน้อยว่าทำไมผลลัพธ์สุดท้ายจึงขัดแย้งกับผู้เขียนคนอื่น ๆ (สำหรับฉันที่มีสิทธิ์) ไม่ว่าในกรณีใดฉันจะตามผู้นำของคุณและจะเล่นกับสถานการณ์จำลองเพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้น :) ขอบคุณ

— andresgongora

สำหรับการเหนี่ยวนำต่ำสุดให้วางเครื่องบินผ่านไปยังพื้นดินที่ด้านข้างของหมวกแทนที่จะเป็นที่ส่วนท้ายของรอยเล็ก ๆ คุณสามารถใส่จุดแวะสองจุดอันละข้างได้ดีกว่า

(อ่านแหล่งที่มา )

ตอนนี้เมื่อพิจารณาวงจรที่แสดง IC อยู่ในแพคเกจ SOP หรือ SSOP ซึ่งหมายความว่ามีมากกว่า 5nH bondwire และการเหนี่ยวนำ leadframe ภายในแพคเกจ หนึ่ง nH พิเศษของการเหนี่ยวนำการติดตามในสายไฟจะไม่สำคัญ หากนี่คือชิปดิจิตอลการแยกส่วนเครื่องบินที่ดีที่สุดจะทำได้ด้วยรอยเท้าทางด้านขวาของภาพและคุณสามารถเชื่อมต่อพินกำลังของ IC เข้ากับแผ่นของหมวก

หากนี่เป็นชิปแอนะล็อกที่ละเอียดอ่อนบนระนาบดิจิตอลให้เพิ่มตัวต้านทานและ / หรือเฟอร์ไรต์ก่อนที่ความคิดจะดีขึ้นมาก

— peufeu
แหล่งที่มา

ลองจินตนาการดูว่าใน: (a) ฉันเชื่อมต่อผ่านใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อนำไปสู่ IC และถัดจากตัวเก็บประจุแยก และนั่นใน (b) ฉันทำสิ่งเดียวกัน แต่ทางกลับกัน ตอนนี้ร่องรอยสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ตามที่แสดงในรูปของคุณ (ความเหนี่ยวนำขั้นต่ำ) ทีนี้การกำหนดค่าแบบไหนดีกว่าสำหรับการรักษาระนาบพลังงานให้แยกออกจากสัญญาณรบกวนให้มากที่สุด นั่นคือสิ่งที่ฉันสับสน ขอบคุณ :)

— andresgongora