Implementacja śladu ochronnego / pierścienia w projekcie PCB

Przeczytałem tu i tam kilka artykułów o pcb trace trace / ring. Ale żadne z nich nie dyskutowało, jak prawidłowo to zaszczepić. Znalazłem kilka zdjęć i porównań, które w tej chwili mi nie pomogą!

Chciałbym wiedzieć, w jaki sposób mogę sprawić, aby poniższy obwód był bardziej odporny na upływ prądu (w przypadku projektowania - wiem, że materiał PCB i SIR grają dużą regułę).

Obwód będzie zasilał do 30 V przez rezystory, a każdy rezystor jest podłączony do kondensatora. Każdy kondensator jest następnie podłączany do matrycy przełączającej, a na koniec pojedyncze wyjście z matrycy przełączającej jest podłączane do picoamperomierza w celu pomiaru prądu upływu kondensatorów.

Zastanawiam się, czy powinienem dbać o prąd upływowy w obwodzie, czy nie! Jeśli tak, jak mogę to poprawić?

To jest mój obwód testowy:

Zastanawiam się nad podłączeniem kondensatorów tylko przewodem do obwodu, czyli jednym stykiem kondensatora przylutowanym drutem w małym zaprojektowanym przeze mnie obwodzie, a drugim stykiem również drutem przylutowanym do ekranu BNC, który przechodzi do pikoamperomierza i jest wspólny ze źródłem napięcia (SMU)

Pierścień ochronny jest tradycyjnie stosowany do ochrony węzłów o wysokiej impedancji w obwodzie przed prądami upływu powierzchniowego. Pierścień ochronny jest pierścieniem miedzianym napędzanym przez źródło o niskiej impedancji do tego samego napięcia, co węzeł o wysokiej impedancji. Zwykle byłby to pin wejściowy wzmacniacza operacyjnego.

Oto przykład klasycznego układu pierścienia ochronnego dla metalowej wzmacniacza operacyjnego z AN-241 National Semi :

A oto przykład tego, jak by to było połączone, z magazynu Analog Dialogue :

Kluczową cechą jest to, że pierścień ochronny jest podłączony do węzła, który będzie doprowadzany do tego samego napięcia, co chroniony węzeł o wysokiej impedancji, ale o znacznie niższej impedancji źródła.

Pamiętaj, że nie wszystkie strony internetowe dostawców są sobie równe. Mikroprocesor AN1258 zaleca stosowanie siatki o wysokiej impedancji do utworzenia pierścienia ochronnego wokół sieci o niskiej impedancji - nie rób tego.

Teraz do konkretnego przypadku. Podczas gdy niezbadana strona kondensatora nie jest ściśle węzłem o niskiej impedancji, ponieważ sam amperomierz powinien zapewniać dość niską ścieżkę impedancji do uziemienia podczas pomiaru, nadal spowoduje błędy pomiaru, jeśli jakikolwiek prąd będzie próbował dotrzeć do ziemi przez ten węzeł zamiast inną ścieżką. Nie zaszkodzi dodać pierścień wokół węzła w następujący sposób:

W przeciwieństwie do innej odpowiedzi, nie uwzględniałbym strony napędzanej kondensatora w pierścieniu, ponieważ jest to węzeł o niskiej impedancji, doprowadzany do dość wysokiego napięcia. Wskazałeś jednak, że omawiana sieć nie jest nawet fizycznie umieszczona na płytce drukowanej, więc ta rada jest w dużej mierze dyskusyjna. Ponieważ siatka o wysokiej impedancji zasadniczo unosi się w powietrzu, powinna być dobrze chroniona przed wyciekami.

Twój zasilacz to prąd stały. Napisałeś, że będziesz mierzył moc wyjściową pikoamperomierzem. Oznacza to, że twój prąd jest w zakresie pA. Pierścień ochronny chroniący obwód o wysokiej impedancji nie jest złym pomysłem. Czym jest wysoka impedancja na twoim schemacie, a co nie? Wejście pikoamperomierza z pewnością ma wysoką impedancję. Zasilacz 12V, na pewno nie jest.

Oto jak bym to zrobił. Zauważ, że pierścień biegnie między pinami R1, pomiędzy pinami S2, między pinami pikoamperomierza:

Do czego podłączyć pierścień? Pierścień ochronny musi mieć ścieżkę o niskiej impedancji do ziemi. Najlepszym podejściem jest posiadanie pierścienia ochronnego przy napięciu w przybliżeniu takim samym jak sygnał, który chroni pierścień. W ten sposób upływ między sygnałem a pierścieniem będzie niewielki, ponieważ różnica napięć między nimi jest niewielka. Czasami połączenie pierścienia z GND działa. Czasami potrzebujesz wzmacniacza ochronnego (spójrz w górę).

-Nacięcie

Metody PS zmniejszania upływu prądu stałego różnią się od metod zwalczania przewodzonego lub wypromieniowanego EMI.

W tym celu użyj następującego linku:

ROZDZIAŁ 12: PROBLEMY Z PROJEKTOWANYM PŁYTEM OBWODÓW (PCB)

To będzie dla ciebie bardzo przydatne.

Pierścień ochronny (nieco) nie jest potrzebny. Z powodów EMI nie chcesz uruchamiać sygnałów ani mocy blisko krawędzi płaszczyzny uziemienia. Jeśli sygnał został poprowadzony (na innej warstwie) do krawędzi płaszczyzny uziemienia, istnieje możliwość wypchnięcia EMI z boku. Po prostu nie kierując tego sygnału aż do krawędzi, można radykalnie zmniejszyć wyrzucany EMI. Zapominam o dokładnej odległości od sygnału do krawędzi płaszczyzny uziemienia, ale jest to gdzieś w okolicach 0,050 cala.

Oczywiście to sprawia, że ​​zastanawiasz się, co zrobić z tym 0,050 cala bez niczego. To, co robią niektórzy projektanci PCB, w tym ja, to umieszczenie śladu uziemienia na obwodzie płaszczyzny uziemienia, a następnie powiązanie tego śladu z płaszczyzną za pomocą przelotek co około 0,25 ". Nie sądzę, że to poprawia sytuację, po prostu mając to przerwa, ale wydaje się dobra w teorii, nie rani rzeczy, a przynajmniej zapewnia dobre przypomnienie, aby nie kierować tam sygnałów.

Warstwy mocy należy wykonać podobnie, ponieważ należy je wyciągnąć z krawędzi płaszczyzny uziemienia. Po prostu idę i zakładam pierścień uziemiający na warstwę płaszczyzny mocy i przywiązuję go do uziemienia jak poprzednio. Podobnie jak w przypadku warstw sygnałowych zapewnia dobry sposób „automatycznego” wycofania płaszczyzny mocy z powrotem.

Ta metoda nie dotyczy obwodów drukowanych, które nie mają płaszczyzny uziemienia. Osadzenie pierścienia uziemiającego wokół takiej płytki może pogorszyć sytuację, a nie lepiej, jeśli ten pierścień ostatecznie przewodzi prąd.

Nie wierzę, że to zrobi wszystko dla wycieku, chociaż EMI działa w obie strony. Każdy obwód, który promieniuje EMI, może również odbierać EMI. Z tego punktu widzenia może to uczynić twój projekt bardziej tolerancyjnym dla zewnętrznych zakłóceń EMI.