จะวางตัวเก็บประจุแยกใน PCB สี่ชั้นได้อย่างไร?

25

ฉันค้นหาเอกสารเทคโนโลยีเกี่ยวกับการจัดวางตัวเก็บประจุแยกและแนวคิดหลักที่แสดงในภาพต่อไปนี้: ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ฉันคิดว่ามันสมเหตุสมผล แต่ฉันต้องใส่ตัวเก็บประจุแยกและ MCU ในชั้นเดียวกันหรือไม่ ฉันไม่สะดวกที่จะวางอุปกรณ์อื่น ดังนั้นฉันเลือกที่จะวางตัวเก็บประจุแยกในชั้นล่าง

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

PCB ของฉันเป็นหนึ่งในสี่ชั้น (signal-power-gnd-signal) หนึ่งและเมื่อฉันแยกพลังงานและชั้น gnd จุดแวะทั้งสองปิดไปที่หมุดของ MCU ในภาพด้านบนจะไม่รวมอยู่ในสุทธิของพลังงานและชั้น gnd มันมีประสิทธิภาพที่ดีเหมือนกับกรณี f ในภาพหรือไม่? ฉันจำเป็นต้องมีการเหนี่ยวนำของจุดอ่อนในกรณีนี้หรือไม่?

microcontroller decoupling-capacitor

— oilpig
แหล่งที่มา

ด้วยการพยายามวางตัวเก็บประจุแยกส่วนที่ด้านล่างคุณจะเอาชนะความคิดทั้งหมดของการมีการเชื่อมต่อทองแดงโดยตรงโดยไม่ต้องเสียบระหว่างหมุดอุปกรณ์และตัวเก็บประจุ ด้วยการสลับความเร็วสูงที่เกิดขึ้นในวงจรรวมของวันนี้การเชื่อมต่อทองแดงโดยตรงมีความสำคัญมากกว่าที่เคย จุดแวะแทรกเพิ่มตัวเหนี่ยวนำอนุกรมเข้ากับร่องรอยและแยกตัวเก็บประจุออกจากพิน IC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

— Michael Karas

1

ซัพพลายเออร์ชิปจำนวนมากจะระบุวิธีการแยกชิปที่คุณใช้และนอกเหนือจาก (e) วิธีอื่น ๆ จะใช้ได้กับอุปกรณ์มากมายไม่ว่าจะอยู่ในเลเยอร์เดียวกันหรือไม่ อย่างไรก็ตามสำหรับอุปกรณ์บางอย่างต้องใช้แคปตั้งแคมป์บนหมุดอย่างแท้จริง ประเภทของอุปกรณ์ที่ฉันคิดคือชิป SMPS, hi-speed comms, อุปกรณ์ rf ฯลฯ อ่านการแจ้งเตือนของผู้ผลิต - มีเกือบทุกสิ่งที่กล่าวถึงในการตั้งค่ารูปแบบ

— Andy aka

1

FWIW ฉันไม่แน่ใจว่าฉันเห็นด้วยกับแผนภาพในภาพแรกอย่างสมบูรณ์ ฉันขอยืนยันว่า A เป็นรูปแบบการเชื่อมต่อที่ดีที่สุดจริง ๆ ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณพยายามทำ จะจริง ๆ แล้ว decouple พินพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด แต่จะไม่ให้เสียงรบกวนออกจากรางไฟ F มีประสิทธิภาพน้อยกว่าในการแยกชิ้นส่วน แต่จะช่วยลดเสียงรบกวนจากรางพลังได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น แม้ว่า B และ C จะเป็นการผสมผสานระหว่าง A และ F. D และ E เป็นเลย์เอาต์ที่ไม่ดีอย่างแน่นอน

— Connor Wolf

1

ฮ่าฮ่าฮ่า ปัญหาของ decoupling caps คือเกือบทุกคนทำผิด - รวมถึงความคิดเห็นและคำตอบทั้งหมด ไม่มีความผิดต่อคนที่ตั้งใจนี่เป็นเรื่องยากที่มี FUD จำนวนมาก! Howard Johnson (Google เขา) กำจัดตำนานจำนวนมากที่กล่าวถึงที่นี่ในหนังสือหลายเล่มของเขา ความล้มเหลวขั้นพื้นฐานที่ผู้คนกำลังทำอยู่ในขณะนี้คือพวกเขาไม่สนใจเลยว่าตัวแยกแคป decoupling นั้นก็เป็นสัญญาณ AC ระบุว่าแผนภาพเดียวที่ทำงานได้เป็นสีเขียวส่วนใหญ่จาก OP แต่คุณไม่จำเป็นต้องมีจุดจบที่ด้านบนและหมวกสามารถอยู่ด้านล่างหรือด้านบนของ PCB

1

@oilpig Decoupling คือความสามารถในการเก็บพลังงานแล้วกระจายกลับเข้าไปในรางไฟ บายพาสคือความสามารถในการอนุญาตให้เส้นทางการส่งคืนสัญญาณ AC เพื่อสลับระหว่างกำลังและรางกราวด์ผ่านหมวก

20

นี่เป็นปัญหาที่ซับซ้อนในการวิเคราะห์และหลายส่วนมีความสำคัญเมื่อคุณพบปัญหาที่ความถี่เฉพาะของผลิตภัณฑ์เฉพาะที่ไม่มีใครรู้วิธีแก้ไข

ในขณะที่คำตอบนี้จัดเรียงเป็นจุดด้านข้างมันอยู่กับสมมติฐานบางอย่าง เรากำลังพูดถึงหมวกบายพาสซึ่งมีเพียงเสียงรบกวนความถี่สูงและไม่ดึงดูดพลังงานขนาดใหญ่ เสียงความถี่สูงนั้นเหมาะสมที่สุดในการใช้แคปเซรามิคเสาหิน (ESR น้อยกว่าที่น่าเป็นห่วงเพราะมันเป็นความต้านทานขั้นต่ำที่คุณทำได้) ฟลักซ์พลังงานที่ใหญ่ขึ้นนั้นต้องการตัวแทนทาลัมที่ใหญ่ ดูประสิทธิภาพของความถี่ได้ที่นี่:

ตัวพิมพ์ใหญ่ตามประเภท

คุณสามารถใช้ SFR (ความถี่พ้องในตัวเอง) กับข้อได้เปรียบของคุณ หากคุณมีปัญหาในการบอกว่ามีการรั่วไหลของนาฬิกา 1GHz คุณสามารถเริ่มต้นด้วยการเพิ่มขีด จำกัด การเลี่ยงผ่านที่สูงกว่า 1Ghz เล็กน้อย 0402 10pF (จากประสบการณ์ไม่ใช่จากกราฟ) เป็นพ้องในตัวเองประมาณ 1Ghz

เสียงสะท้อนตนเอง

อย่างไรก็ตามนี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของเรื่องราว เกิดอะไรขึ้นที่ความถี่สูงกว่า ความเหนี่ยวนำที่ติดตั้งมีบทบาทและนั่นคือสิ่งที่เลย์เอาต์ก็เข้ามาเล่นระหว่างเลเยอร์ในกระดาน ตัวอย่างเช่นชั้นพลังงานและชั้นกราวด์ในบอร์ดที่มีฝาปิด SMD มีตัวเหนี่ยวนำแบบติดตั้งต่อไปนี้ - แสดงเป็นสีแดง:

ตัวเหนี่ยวนำ SMD

ในตัวอย่างของ 2 ระนาบ (กำลังไฟ / gnd) ใน FR4 คุณจะเห็นได้ว่าที่ความถี่สูงแม้การติดตั้งตัวเก็บประจุสามารถสร้างความแตกต่างได้มาก ร่องรอยสีดำไม่มีฝาปิด สีน้ำเงินและสีแดงแสดงทอพอโลยีการติดตั้งที่แตกต่างกันสองแบบที่แสดงการเหนี่ยวนำการติดตั้งที่แตกต่างกัน

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

การต่อต้านการสั่นพ้องอาจทำให้เกิดปัญหามากขึ้นในอัตราที่สูง และคุณอาจคิดว่าคุณไม่สนใจเสียง 1GHz + แต่ FCC อาจและถ้าคุณต้องการความสะอาดของสัญญาณ 500Mhz ดิจิตอลของคุณคุณจะต้องใช้ฮาร์โมนิกสำหรับคลื่นสี่เหลี่ยมนั้น ตัวอย่างเช่นนาฬิกา 100Mhz ที่มีเวลาเพิ่มขึ้น 0.5nS ต้องการอย่างน้อย 900Mhz ฮาร์มอนิก

แล้วแพ็คเกจล่ะ คุณมีไดร์เวอร์เอาท์พุท, อินพุตพิน, สายเชื่อม, พินกราวด์, พินพาวเวอร์ ... (fyi ecb = pcb)

บรรจุภัณฑ์

แบบจำลองเต็มรูปแบบจะมีลักษณะดังนี้ ระนาบโพรงเป็นจุดที่ความตายจะถูกนำเสนอ (ไม่ต้องสนใจส่วนที่มี L + R ที่เทียบเท่าสำหรับแพคเกจบายพาสแคป - บิตสำหรับไอซีถูกผูกมัดกับบายพาสบอร์ดบายพาสบางตัวซึ่งไม่ใช่กรณีของคำถามนี้)

แบบ

การใช้โพรบไมโครเวฟเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายความถี่สูงและการสอบเทียบพิเศษ TDR จะติดตั้งผลกระทบของแพ็คเกจทั้งในแง่ของพลังงาน / ภาคพื้นดินและการครอสคัปปลิ้ง

ตอนนี้เหนือสิ่งอื่นใดที่เรามีคำถามของคุณที่จะใส่หมวก ฉันพบบทความดีๆจาก Howard Johnsonผู้แสดงวิธีทำแบบจำลองของระบบและวิธีการวิเคราะห์และวัด นี่คือตัวอย่างโครงร่างและวิธีดูแต่ละส่วนและปรับให้เหมาะสม

แบบ

น่าเสียดายที่การนำเสนอไม่ได้ครอบคลุมกรณีเฉพาะของคุณในเรื่อง IC to vias หรือ IC to cap to vias คุณสามารถเล่นกับโมเดลและดูว่ามีการบายพาสอะไรมากกว่านั้น แต่จดจำเอฟเฟกต์หมวกและพลังในการคลัปต่อพื้นราบ เดิมพันของฉันคือถ้าชิปเป็นแหล่งกำเนิดเสียงของคุณลดการเหนี่ยวนำทั้งหมดระหว่างแม่พิมพ์และฝาครอบจะให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดโดยสมมติว่า vias สำหรับหมวกนั้นอยู่ใกล้และสมมาตรเช่น Case F

แก้ไข: มันเกิดขึ้นกับฉันที่ฉันควรสรุปข้อมูลทั้งหมดนี้ จากการสนทนาคุณจะเห็นว่ามีงานความถี่สูงหลายประการที่ต้องพิจารณาอย่างรอบคอบ:

ประเภทของตัวเก็บประจุที่เลือก (ขนาดแพ็คเกจวัสดุและค่า)
ความจุและการลดทอนของเครื่องบิน Power-Ground นั้น
ตัวเหนี่ยวนำการติดตั้งตัวเก็บประจุ (มีแพ็คเกจความถี่สูงพิเศษ SMD เช่น ICD / X2Y)
การออกแบบดิจิทัลต้องใช้ฮาร์โมนิกความถี่สูงจำนวนมาก
ประเภทบรรจุภัณฑ์ IC
สุดท้ายเค้าโครง

$L_2=L_4=0$ $L_1=L_3=minimum$

$L_2=L_4\ne0$ $L_1=L_3=small$

นอกจากนี้โมเดลนี้ยังแสดงให้เห็นว่าเหตุใดเค้าโครงควรมีความสมมาตรเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้ฝาปิดบายพาสมีประสิทธิภาพมากที่สุดเพื่อลดการตีกลับจากพื้นดิน

— user6972
แหล่งที่มา

อาจมีบางอย่างผิดปกติกับ "Case F ปรับรูปแบบเค้าโครงด้านบนของแหล่งกำเนิดเสียง uC โดย L2 = L4 = 0 และ L1 = L2 = ขั้นต่ำ"? L2 จะเป็น 0 และต่ำสุดในเวลาเดียวกันได้อย่างไร? นอกจากนี้ฉันไม่สามารถเชื่อมต่อ "บทความที่ดีโดย Howard Johnson" คุณให้อีกอันได้ไหม

— oilpig

@oilpig ลิงก์บทความใช้งานได้ ลองอีกครั้งไหม

— efox29

L_{1}

$L_1$

L_{3}

$L_3$

6

เป้าหมายของคุณในการวางตัวเก็บประจุคือการลดความต้านทาน AC ของรางจ่ายไฟ คุณต้องการทำสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด:

ลดความต้านทาน
ลดการเหนี่ยวนำ
เพิ่มความจุสูงสุด

สมมติว่าความยาวร่องรอยมีความสั้นและหนาพอสมควรความต้านทานจะเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการเหนี่ยวนำ เพิ่มความจุมากขึ้นเป็นเรื่องง่าย การลดการเหนี่ยวนำเป็นส่วนที่ยาก

การคำนวณการเหนี่ยวนำนั้นมีความซับซ้อน แต่มีกฎง่ายๆที่ง่ายกว่า: การเหนี่ยวนำเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยลูปที่กระแสไหล เนื่องจากที่ความถี่สูงการเหนี่ยวนำ (ไม่ใช่ความต้านทาน) ของรางพลังงานเป็นความต้านทานที่สำคัญยิ่งกว่าเป้าหมายของคุณคือเพื่อให้แน่ใจว่าการเหนี่ยวนำผ่านฝาคายแยกต่ำกว่าการเหนี่ยวนำผ่านทุกอย่างอื่น ตามหลักการแล้วขอบขนาดใหญ่เนื่องจากสิ่งที่คุณทำเป็นหลักคือตัวกรองที่ลดทอนสัญญาณรบกวนความถี่สูงที่สร้างโดย IC ไปยังรางจ่ายไฟ

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

หากคุณวาง C1 ที่ด้านล่างแสดงว่าคุณกำลังเพิ่มตัวเหนี่ยวนำเพิ่มเติมที่ L3 โดยกำหนดให้กระแสเสียงรบกวนผ่านจุดแวะ มันแย่กว่าการวางไว้ที่ด้านบน แต่มันดีพอไหม มันจะขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันของคุณและเสียงรบกวนที่คุณสามารถทนได้

หากคุณกำลังจะมีจุดแวะสี่จุดในรูปแบบที่คุณเสนอมันจะเป็นการดีกว่าถ้าคุณเชื่อมต่อกับระนาบพลังงานทั้งสี่ นอกจากนี้ให้นำแผ่นอิเล็กโทรนิกส์เข้าใกล้แผ่นอิเล็กโทรนิกเท่าที่คุณจะทำได้เช่นคุณไม่จำเป็นต้องมีร่องรอยในการเชื่อมต่อ วิธีนี้จะลดการเหนี่ยวนำโดยรวมให้น้อยที่สุด คุณไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับการทำให้กระแสเสียงรบกวน "ผ่าน" ตัวเก็บประจุ การเหนี่ยวนำของรางจ่ายไฟ (L2) จะบังคับกระแสไฟฟ้าความถี่สูงให้ทำเช่นนั้นเนื่องจากรางใหญ่กว่ามากและมีพื้นที่วนรอบมากขึ้น ให้มุ่งเน้นไปที่การลดความเหนี่ยวนำให้กับตัวเก็บประจุของคุณน้อยที่สุด (L1, L3)

นอกจากนี้โปรดจำไว้ว่าถึงแม้ว่าการเพิ่ม L2 จะปรับปรุงตัวกรองถ้าคุณทำได้โดยการย้ายจุดเชื่อมต่อตัวเก็บประจุไปยังระนาบพลังงานไกลออกไป (เช่นในตัวอย่างของคุณ F) จากนั้นคุณก็กำลังทำมัน รูปแบบของคุณ นี่จะทำให้ประสิทธิภาพของ EMI แย่ลงและการตีกลับที่แย่ลง หากคุณต้องเพิ่มอิมพีแดนซ์ที่นี่ให้ใช้ตัวต้านทานหรือตัวเหนี่ยวนำที่มีการรั่วไหลต่ำ ฉันคิดว่านี่เป็นสิ่งจำเป็นน้อยมาก: ตรวจสอบเลย์เอาท์ความเร็วสูงบางอย่างเช่นมาเธอร์บอร์ดพีซีรอบ ๆ CPU และคุณจะไม่พบ L2 หรือ R2 เกินกว่าสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้และอยู่ภายในเลย์เอาต์ หากคุณกำลังจะเพิ่มส่วนประกอบอื่นทำไมไม่เพิ่มตัวเก็บประจุแยกอีกตัวหนึ่งซึ่งจะเพิ่มความจุเป็นสองเท่าและลดการเหนี่ยวนำที่ไม่ต้องการลงครึ่งหนึ่ง

— Phil Frost
แหล่งที่มา

ในการทำให้ U1 ของคุณสมบูรณ์ควรแสดงตัวเหนี่ยวนำพิน + ตัวเหนี่ยวนำ / ความจุลวดสำหรับทั้ง Vcc และ GND โดยที่ด้านในเป็นแหล่งกำเนิดเสียงสวิตชิ่ง ยิ่งคุณเข้าใกล้หมวกได้มากเท่าไหร่ประสิทธิภาพการบายพาสก็จะยิ่งดีขึ้นสำหรับ U1 นอกจากนี้ R1 = 0 ก็ใช้ได้ในกรณีนี้เช่นกัน

— user6972

1

คุณหมายถึงอะไร "ตัวเก็บประจุตัวแยกสัญญาณหรือตัวกรองความถี่ต่ำ" มันใหม่สำหรับฉันที่จะพิจารณาว่าเป็นตัวกรองสัญญาณความถี่ต่ำ แต่ฉันคิดว่ามันทำให้ฉันชัดเจน มันบอกฉันว่าฉันควรทำให้ R2 ใหญ่ขึ้น จากนั้นเวลาคงที่จะมีขนาดใหญ่ขึ้นและความถี่การตัดจะมีขนาดเล็กลงดังนั้นจึงไม่มีสัญญาณรบกวนความถี่สูงอีกต่อไปที่รางไฟฟ้า วิธีหนึ่งที่จะทำให้ R2 ยิ่งใหญ่ขึ้นคือการมีรูปทรงพลังของท้องถิ่นเชื่อมต่อรางไฟฟ้าทั้งหมดด้วยจุดเดียว มันสมเหตุสมผลหรือไม่

— oilpig

@oilpig ฉันหมายถึงถ้าคุณดูที่แผนผังมันเป็นตัวกรองความถี่ต่ำ การทำให้ R2 หรือ L2 ใหญ่ขึ้นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกรองได้อย่างแน่นอน วิธีหนึ่งในการทำเช่นนั้นคือการเพิ่มตัวต้านทานหรือตัวเหนี่ยวนำ แน่นอนสิ่งนี้ยังเพิ่มความต้านทานของแหล่งจ่ายไฟซึ่งอาจเป็นปัญหาที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายมีเพียงพอแล้วและ L2 หรือ R2 จะถูกเพิ่มสำหรับส่วนประกอบที่มีความอ่อนไหวหรือมีเสียงดังมากหรือเพื่อกรองกำลังไฟสำหรับส่วนทั้งหมดของบอร์ด

— Phil Frostst

@oilpig ยังดูการแก้ไข

— Phil Frostst

2

ประจุไฟฟ้าไหลผ่านหลายเส้นทาง

ฉันลองนึกภาพเส้นทางที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในแต่ละครั้งที่ชิปดึงพัลส์พลังงานผ่านหมุดไฟหนึ่งคู่ซึ่งเป็นค่าบวก GND ตัวอื่น สำหรับตัวเก็บประจุแต่ละตัวบนกระดานทั้งหมดอิเล็กตรอนจะเดินทางไปในเส้นทางที่ปิด (วงจร) จากตัวเก็บประจุนั้นผ่านทางบางเส้นทางไปยังที่หนึ่งพินพลังงาน

พื้นที่วนรอบทั้งหมดของเส้นทางที่ปิดนั้นเป็นสัดส่วนกับการเหนี่ยวนำ

เส้นทางที่มีอิมพิแดนซ์น้อยจะมีประจุมากขึ้นโดยอัตโนมัติ ตราบใดที่คุณมีเส้นทางอย่างน้อยหนึ่งเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำค่าใช้จ่ายจะถูกใช้โดยอัตโนมัติ

หากเส้นทางนั้นมีตัวนำที่กว้างเช่นระนาบกราวน์ก็จะมีเส้นทางที่เป็นไปได้มากมายผ่านระนาบนั้น ที่จุดเริ่มต้นของพัลส์ประจุจะใช้ประโยชน์จากเส้นทางเฉพาะผ่านตัวนำนั้นโดยอัตโนมัติจะลดพื้นที่ลูปและเหนี่ยวนำให้น้อยที่สุด - นี่เป็นสิ่งที่ดี

ฉันมีหนึ่ง PCB ที่ตัวเก็บประจุสำหรับ ADC อยู่ฝั่งตรงข้ามของบอร์ดจาก ADC ฉันวัดเสียงรบกวนได้น้อยลงอย่างมากหลังจากถอดตัวเก็บประจุเหล่านั้นออกแล้วจึงเพิ่มตัวเก็บประจุที่เพิ่มเข้าไปในพินพาวเวอร์ของ ADC ที่ด้านเดียวกันของบอร์ด ความเข้าใจของฉันคือการปรับปรุงทั้งหมดเนื่องจากการกำจัดการเหนี่ยวนำผ่าน

จุดแวะทั้งสองปิดไปที่ขาของ MCU ในภาพด้านบนจะไม่รวมอยู่ในค่าใช้จ่ายของพลังงานและเลเยอร์ gnd

ดูเหมือนจะมี 4 กรณี

ตัวเก็บประจุตั้งอยู่บนหมุดไฟ IC ที่ด้านเดียวกันของบอร์ด ลูปไปจากตัวเก็บประจุในพินพลังงานหนึ่งออกพินพาวเวอร์อื่นกลับไปยังคาปาซิเตอร์ สำหรับชิปส่วนใหญ่จะให้พื้นที่ลูปน้อยที่สุดลดการเหนี่ยวนำน้อยที่สุด
ตัวเก็บประจุตั้งอยู่บนฝั่งตรงข้ามของบอร์ดและ 4 จุดระหว่างมันกับชิปเชื่อมต่อกับพลังงานและระนาบ GND ลูปไปจากตัวเก็บประจุถึง 2 จุดต่อขนานในพินพาวเวอร์หนึ่งออกพินพาวเวอร์ตัวอื่นผ่านพอยเตอร์อีก 2 แชนแนลขนาน
ตัวเก็บประจุตั้งอยู่บนฝั่งตรงข้ามของบอร์ดและมี 2 จุดกึ่งกลางระหว่างมันกับชิปที่เชื่อมต่อกับพลังงานและระนาบ GND ลูปไปจากตัวเก็บประจุผ่านทางหนึ่งผ่านในพินพลังงานหนึ่งออกพินพลังงานอื่นผ่านอีกทางผ่านกลับไปยังคาปาซิเตอร์
ตัวเก็บประจุตั้งอยู่บนฝั่งตรงข้ามของกระดานและมี 2 จุดกึ่งกลางระหว่างมันกับชิปที่แยกออกจากพลังและระนาบ GND อย่างระมัดระวัง จุดอ่อนอื่น ๆ อีก 2 จุดเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับพลังงานและระนาบ GND การแยกจุดประสงค์เพื่อให้พวกเขาไม่ได้เชื่อมต่อกับพลังงานหรือเครื่องบิน GND สามารถเพิ่มความต้านทานสุทธิรวมเท่านั้นทำให้พื้นดินเด้งยิ่งแย่ลง - ฉันไม่เห็นเหตุผลที่จะทำเช่นนี้

(2) และ (4) มีการจัดเรียงจุดอ่อนในสถานที่เดียวกันทุกประการครอบครองพื้นที่เดียวกัน

อุปกรณ์ดิจิตอลความเร็วสูงและอุปกรณ์อะนาล็อกความแม่นยำสูงบางตัวต้องการให้คุณใช้ (1) - ตัวเลือกอื่น ๆ ใช้งานไม่ได้เลย อุปกรณ์ดังกล่าวมักจะกล่าวถึงเฉพาะนี้ในแผ่นข้อมูล

อุปกรณ์บางอย่างจะทำงานอย่างเพียงพอกับตัวเลือก (2) หรือ (3) พวกเขามีการตีกลับภาคพื้นดินที่เลวร้ายกว่าและ EMI / RFI / EMC ที่แย่ลง แต่ถ้าผลลัพธ์ยังคงต่ำกว่าขีด จำกัด ของ FCC และทำงานได้อย่างเพียงพอมันอาจจะคุ้มค่าเพื่อทำให้การกำหนดเส้นทางง่ายขึ้น

แก้ไข:

Stevan Dobrasevic "Freescale Semiconductor AN2127 / D: แนวทาง EMC สำหรับระบบส่งกำลังยานยนต์ที่ใช้ MPC500" ใน "รูปที่ 2 แอปพลิเคชันการจัดตำแหน่งคอมโพเนนต์สองด้าน MPC55x" แนะนำกรณีที่ 2: ตัวเก็บประจุที่ด้านตรงข้ามของบอร์ดจากโปรเซสเซอร์พร้อมโปรเซสเซอร์และ ตัวเก็บประจุแต่ละตัวเชื่อมต่อโดยตรงกับระนาบบวกและ GND ที่มีจุดแวะหลายจุด

Decoupling เป็นหนึ่งในหัวข้อที่เข้าใจน้อยที่สุดในงานวิศวกรรม

"การหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนใน PCB" มีเคล็ดลับเกี่ยวกับการหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนบน PCB โดยเฉพาะอย่างยิ่ง "การแบ่งและเค้าโครงของ pcb สัญญาณผสม"โดย Henry W. Ott แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า "กระแสเสียง" นั้นอยู่ที่ใดอธิบายว่าทำไมบางครั้งการแยกบริเวณอย่างระมัดระวังทำให้บางสิ่งดีขึ้นเล็กน้อยและการแก้ไขปัญหาจริง (และการเชื่อมต่อ) พื้นที่ทั้งหมดเข้าด้วยกันเพื่อทำให้ระนาบพื้นแข็งหนึ่งอัน) ดีที่สุด การแยกอย่างระมัดระวังผ่าน (หรือส่วนอื่น ๆ ของระนาบ GND) จากระนาบ GND นั้นเป็นการต่อต้าน

(ก) เส้นทางนั้นเป็นเส้นทางของการเหนี่ยวนำขั้นต่ำและไม่สำคัญว่าคุณจะแยกออกจาก GND อย่างระมัดระวังหรือไม่ - ส่วนใหญ่จะเดินทางในเส้นทางเดียวกันว่ามีการเชื่อมต่อกับ GND หรือไม่ หรือ (b) มีเส้นทางอื่นที่มีพื้นที่ลูปน้อยกว่าดังนั้นการเหนี่ยวนำน้อยกว่าซึ่งในกรณีที่แยกอย่างระมัดระวังผ่าน GND จะทำให้การเหนี่ยวนำนั้นแย่ลง (ใหญ่กว่า) และทำให้ EMC / EMI / RFI แย่ลง

— davidcary
แหล่งที่มา

เหตุผลที่ฉันวางตัวเก็บประจุโดยใช้รูปแบบ (4) คือเสียงรบกวนจาก MCU ไม่สามารถไปสู่พลังงานหรือเลเยอร์ gnd โดยตรง พวกเขาต้องผ่านฝานี้ก่อน มีปัญหาหรือไม่?

— oilpig

นอกจากนี้ฉันมีคำถามบางอย่างเกี่ยวกับการวนซ้ำของคุณจาก (1) - (4). กระแสควรไหลระหว่างกำลังและชั้น gnd.so, (1): power-through-cap-MCU-via-gnd (2) (3) พลังงานผ่านหมวก / MCU ผ่านทาง GND (4) พลังงานผ่านหมวกผ่านทาง MCU ผ่านหมวกผ่านทาง GND; (1) และ (4) สามารถแยกสัญญาณรบกวนจาก MCU เป็น POWER / GND เพื่อความสะดวกฉันเลือก (4)

— oilpig

ฉันไม่เข้าใจคำถามของคุณ บางทีคุณอาจโพสต์คำถามนี้เป็นคำถามระดับบนสุดใหม่ตามที่แนะนำโดย"อย่าโพสต์คำถามติดตามผลเป็นคำตอบให้ถามคำถามใหม่แทน"

— davidcary

-2

การวางตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนบางสิ่ง:

มันจะต้องอยู่ใกล้กับขาไฟฟ้าของ IC มากที่สุด
ร่องรอยการเชื่อมต่อ decap toPWR และจุดอ่อน GND จะต้องหนาและสั้นที่สุด
ถัดไปมาว่าควรวางที่ด้านบนหรือด้านล่างหรือไม่ คำตอบคือ decap จะต้องวางไว้ใกล้กับระนาบพลังงานเพื่อให้สามารถแตะพลังงานได้อย่างง่ายดายสามารถส่งไปยัง IC ตัวอย่าง: ถ้าเลเยอร์ 2 จาก TOP เป็นระนาบพาวเวอร์วาง IC บนเลเยอร์ด้านบนถ้าเลเยอร์ 3 เป็นพาวเวอร์พร็อพจาก TOP ให้วาง IC ที่ชั้นล่างจุดนี้ใช้ได้เฉพาะกับสแต็ค PCB แบบอสมมาตรเท่านั้น สำหรับการสแต็กแบบสมมาตร
เนื่องจากการแยกยังทำหน้าที่เป็นถังสำหรับเก็บประจุตัวเก็บประจุที่มีค่า ESR น้อย (ความต้านทานอนุกรมที่มีประสิทธิภาพ) เช่น Tantalum SMD ให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าการเจาะรู

— AKR
แหล่งที่มา

3

-1 สำหรับจุดที่ 3 คำแนะนำที่ไม่ถูกต้องพร้อมเหตุผลที่ไม่ถูกต้อง

— โฟตอน

สวัสดีโฟตอนครับกรุณาอธิบายให้ถูกต้องสำหรับประเด็นที่ฉันพูดถึงเพราะฉันใช้เทคนิคเหล่านี้ในช่วง 2 ปีที่ผ่านมาและใช้งานได้ดี

— AKR

2

ก่อนอื่นคุณดูเหมือนกำลังพูดถึงกรณีของฝาครอบตัวแยกส่วนทั่วไปเพื่อกรองสัญญาณรบกวนบนระนาบพลังงาน OP กำลังถามกรณีที่เขาพยายามลดเสียงรบกวนจากแหล่งที่มาเฉพาะ

— โฟตอน

2

ประการที่สองแม้สำหรับกรณี decoupling ทั่วไปว่าฝาครอบ decoupling อยู่ใกล้กับระนาบพลังงานจะไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพ หากอยู่ใกล้ระนาบกราวน์มันจะอยู่ไกลจากระนาบกราวด์ (เนื่องจากชั้นสแต็คที่สมดุล) ดังนั้นพื้นที่วนรอบทั้งหมดจะเท่ากันไม่ว่าจะอยู่ด้านบนหรือด้านล่าง

— โฟตอน

มันเป็นความผิดพลาดของฉันฉันไม่ได้อ่านคำถามอย่างละเอียดและตอบกลับเมื่อฉันรีบ ประการที่สองแคปใกล้กับระนาบพลังงานทำงานได้ดีสำหรับสแต็ค PCB แบบอสมมาตร แต่อย่างที่คุณบอกว่ามันยังคงเหมือนเดิมสำหรับ stack-ups แบบสมมาตร

— AKR