Czy istnieją powody * nie * posiadania miedzianej płaszczyzny uziemienia na płytce drukowanej?

22

Robię pierwszy krok w projektowaniu płytki drukowanej od zera. Rozważam zastosowanie procesu produkcji frezarki CNC i wydaje się, że przy tym procesie chciałbym usunąć jak najmniej miedzi. Wydaje się, że dobrym sposobem na rozwiązanie tego problemu jest płaszczyzna uziemienia w stylu miedzi.

Zauważyłem jednak, że stosunkowo niewiele projektów PCB ma płaszczyznę uziemienia, a nawet te, które często mają je tylko w określonych obszarach płyty. Dlaczego? Czy istnieją powody, aby nie mieć miedzianej płaszczyzny uziemienia pokrywającej większość PCB?

W razie potrzeby układ, który projektuję, to 6-bitowa wtyczka przetwornika cyfrowo-analogowego. Pierwsze cięcie na moim układzie PCB (który nie obejmuje płaszczyzny uziemienia) pokazano poniżej.

6-bitowa wtyczka przetwornika D / A

pcb layout ground

— Kaelin Colclasure
źródło

Miałem wrażenie, że niezawodny (tj. Drogi) frez CNC niezawodnie wykonuje PCB na CNC.

— rfusca,

Wykonanie frezowania i otworów w jednej maszynie może obniżyć koszty. Nigdy nie użyłem go do niczego poza prototypami.

— rozon

@rfusca - Użyłem dwóch różnych młynów do PCB. Nie mam pojęcia o koszcie, ale są one bardzo niskiej mocy w porównaniu do frezów do cięcia metalu, mają wyjątkowo wąskie, szybkie bity i mają bardzo ograniczony zasięg w osi Z. Robienie tego za pomocą zwykłego frezu CNC jest trudne, robienie tego za pomocą routera PCB jest łatwe.

— Kevin Vermeer

@Kaelin - Czy to Twój kompletny układ, czy może jest wiele stron? Wygląda na to, że pin 3 w J1 nigdzie się nie pojawi, a są tam dwie tajemnicze przelotki, jedna między R1 a J2 i jedna pod pinem 1 J1. Co się dzieje z tymi śladami?

— Kevin Vermeer

@KevinVermeer - Tak, jest to kompletny układ płytki jednowarstwowej, ale jest to migawka tego, co było w toku. Te dwa tajemnicze „przelotki” to znaczniki pin 1 na górnej warstwie jedwabiu. (Schemat kolorów jest nieco trudny do odczytania w tym małym ujęciu ekranu). Zrobiłem tę płytkę za pomocą CNC. Nie próbowałem zrobić płaszczyzny naziemnej, ale zostawiłem kilka obszarów miedzi na planszy, aby zaoszczędzić trochę czasu. Teraz jednak odchylam się od tej praktyki, ponieważ powoduje to bałagan w lutowaniu (ponieważ nie nakładam żadnej maski lutowniczej, a zatem topnik ma tendencję do biegania w te miejsca i lutowania następuje).

— Kaelin Colclasure

23

Samoloty naziemne ogólnie są prawie zawsze dobrą rzeczą, ale niewłaściwe użycie może w rzeczywistości zaszkodzić jakości twojej planszy.

Typowa plansza, jaką masz tutaj, miałaby 1 warstwę przeznaczoną do zalewania tylko bez śladów. Wygląda jednak na to, że chcesz, aby twoja górna warstwa była zalana ziemią, abyś nie musiał usuwać całej dodatkowej miedzi. Wylewanie ziemi na warstwę z dużą ilością śladów wcale nie jest tak naprawdę płaszczyzną gruntu, ale można ją traktować jako ślad ziemi o różnych rozmiarach biegnących po całej planszy. Trudno powiedzieć, czy rzeczywiście zaszkodzi to integralności sygnału konstrukcji, ale mogę z całą pewnością stwierdzić, że nie zapewni on takich samych korzyści, jakie zapewni samolot naziemny.

Zazwyczaj, gdy widzę takie frezowane płyty, miedź pozostanie niepodłączona na niewykorzystanych obszarach płyty. Daje to korzyść, wiedząc, że jeśli przypadkowo zwrócisz jedną linię do nieużywanej miedzi, nie dostaniesz twardego zwarcia do ziemi, które może zabić niektóre układy scalone. Może to być również negatywne, ponieważ przypadkowe zwarcie do dużego nieużywanego kawałka miedzi może przekształcić się w ładną antenę i wychwycić hałas, który może być trudny do przeszukania źródła.

Zdaję sobie sprawę, że moja odpowiedź może nie być bezpośrednią odpowiedzią na to, co chcesz wiedzieć, ale bardzo trudno jest przewidzieć, która konfiguracja będzie dla Ciebie najlepsza. Ale gdyby to był mój projekt, poszedłbym naprzód i po prostu zostawiłem dodatkową miedź na płycie, ale zostawiłem ją odłączoną od wszystkiego.

— Kellenjb
źródło

To jest dokładnie taka praktyczna rada, na którą liczyłem… Dzięki! Nie widziałem wcześniej żadnych frezowanych płytek drukowanych i nie byłem pewien, czy warto po prostu zostawić dodatkową miedź niepodłączoną.

— Kaelin Colclasure,

Jeśli chodzi o tablice, które mają miedzianą wylewaną w niewielkiej części płyty, są to zwykle pierścienie ochronne, które zasadniczo zapobiegają przechodzeniu szumów o wysokiej częstotliwości z jednej strony na drugą. Te pierścienie ochronne są również zwykle przywiązane do płaszczyzny uziemienia przez wiele przelotek.

— Kellenjb,

11

Induktorów z rdzeniem powietrznym nie należy stosować, gdy ich strumień przechodzi przez płaszczyznę uziemienia; w przeciwnym razie płaszczyzna uziemienia działa jak pasożytniczy transformator o zwartym skręcie.

Musiałem sobie z tym poradzić w kiepskim projekcie wykonanym przez wykonawcę i nie było to zabawne.

— Jason S.
źródło

2

Jako osoba, która uczy się projektowania PCB, małe fragmenty takich doświadczeń ludzi są nieocenione!

— Mark K Cowan

7

Jak powiedział Kellenjb, płaszczyzny naziemne i leje gruntowe są prawie zawsze dobrą rzeczą.

Do tej pory napotkałem tylko dwie sytuacje, aby uniknąć umieszczenia zalewania lub płaszczyzny uziemienia na płytce drukowanej (żadna z nich nie dotyczy przetworników cyfrowo-analogowych):

Nadajniki RF, w szczególności: brak płaszczyzny uziemienia w pobliżu „anten PCB” często używanych w RFID. a b c
Lampy CCFL: „płaszczyzny uziemienia nie należy umieszczać pod lub w pobliżu pływającej strony wysokiego napięcia” ( IRS2552D ); „uziemienie… samoloty powinny być odciążone co najmniej o 1/4” w obszarze wysokiego napięcia ”- Jim Williams, LTS AN65 (wyobrażam sobie, że jest to prawdą w przypadku innych systemów wysokich częstotliwości, takich jak inne rodzaje lampy fluorescencyjne i cewki Tesli)

Możliwym trzecim przypadkiem są pojemnościowe czujniki dotykowe (CapTouch, CapSense itp.). Niektórzy ludzie umieszczają płaszczyzny uziemienia pod czujnikami, inni wycinają płaszczyznę uziemienia pod czujnikami. Nie jest dla mnie jasne, która droga jest ogólnie lepsza.

— Davidcary
źródło

7

Płaszczyzna uziemienia musi zostać oczyszczona dla wysokich napięć, np. sieci zasilającej, aby spełnić zasady pełzania i prześwitu dla bezpieczeństwa.

Ciągła płaszczyzna po jednej stronie, która nie jest dopasowana przez obszar o podobnej wielkości po drugiej stronie, prowadzi do wypaczenia płyty z powodu naprężenia zapewnionego przez miedź.

Niepodłączone kawałki miedzi działają jak anteny i mogą zwiększać szumy w obwodzie. Zazwyczaj lepiej jest je eliminować, jeśli nie można połączyć ich z ziemią.

— Jaskółka oknówka
źródło