Anillo de tierra: ¿bueno o malo?

Aquí hay dos rutas:

primer enrutamiento

segunda ruta

¿Cual es mejor? Por un lado, el primero es malo porque el anillo de tierra es una bobina de una vuelta, por lo tanto, aparecerá la corriente de inducción. Por otro lado, el segundo es malo porque el potencial en los puntos opuestos del plano de tierra diferirá cuando la corriente es grande. Estoy confundido.

emc routing

El anillo partido es preferible. Un anillo que gira completamente actúa como una antena de bucle o puede actuar como un devanado cerrado de un transformador. La antena de bucle puede irradiar o captar interferencias electromagnéticas y si actúa como un devanado de transformador primario, los circuitos alrededor del microcontrolador en el medio pueden actuar como el devanado secundario y verse influenciados.

Sin embargo, los mejores planos terrestres del mundo no resolverán todos los problemas. En algún lugar, debe cruzar eléctricamente el borde con sus señales (excepto si está usando optoacopladores). La idea de dividir su placa en un área limpia y sucia tiene sentido solo si tiene los controladores para las señales sucias en el área sucia también. Por lo tanto, es importante considerar cómo se ven las interfaces entre sus áreas limpias y sucias. Si, por ejemplo, maneja la señal desde su área limpia y el suelo regresa al exterior, no gana nada. Su idea funcionará solo si la señal "caliente" y la ruta de retorno no forman un bucle sobre un área grande como esta (no importará si el anillo está dividido o no):

Mala idea, conductor

He aquí por qué este ejemplo es una mala idea: considere la ruta de retorno ^tm . Observe el bucle gigante por el que viaja la corriente y, lo más importante, observe cómo la suciedad se introduce directamente en el corazón del área limpia:

Conduciendo la salida alta
Conduciendo la salida baja

Con un controlador externo en el exterior (tierra sucia), tiene una pequeña señal de conducción que cruza áreas entre el microcontrolador y el controlador, y la señal de corriente más alta se verá obligada a permanecer en el circuito dentro del área sucia. El inconveniente es un cierto rebote entre los voltajes de tierra locales en el microcontrolador y el controlador, pero estos pueden mantenerse pequeños cuando se usan condensadores de derivación apropiados en todos los lugares donde se esperan picos o transitorios rápidos, y en el terminal de entrada.

Conductor en salida

Ahora, los bucles creados por la corriente "sucia" son pequeños y, lo más importante, permanecen donde pertenecen. Se ven así para ...

... elevando la salida
... y bajo

(Los bucles se muestran solo para transitorios cuando se manejan cargas capacitivas. Las corrientes de CC grandes deberán suministrarse desde la entrada, por supuesto, pero no afectarán tanto en términos de EMI, y lo único de lo que preocuparse es por diferentes La conexión a tierra local en el microcontrolador y el terminal del controlador / salida es la resistencia de cobre de CC de sus redes de suministro y GND).

— zebonaut
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¡Qué respuesta tan asombrosa! De esto se trata este sitio. Gracias por esto. ¡Las imágenes lo hicieron muy intuitivo de entender! Solo tengo una pequeña pregunta: ¿recomendaría tener un terreno 'sucio' separado cada vez que tenga señales fuera de borda? Incluso si las señales no son de alta corriente y simplemente algo así como SPI, etc.

— Saad

@Saad: los planos de tierra a menudo se recomiendan en las notas de aplicaciones como una cura para cualquier problema EMI, que no lo son. Dividir sus planos de tierra como en este ejemplo (sucio / limpio) puede ser una opción para evitar que una corriente intensa (picos) fluya a través de una señal del sensor que condiciona parte de su circuito. Sin embargo, para una interfaz (como SPI), puede introducir el rebote en tierra; entonces, en este caso, un enrutamiento bueno y de baja inducción para el suministro, las señales y la tierra probablemente sea la mejor opción. Es realmente diferente si manejas solenoides, condensadores grandes o una interfaz.

— zebonaut

¡Gracias! Entonces, para un buen circuito inductivo bajo para el suministro y la tierra, voy por un vcc y un plano de tierra en una placa de 4 capas. Para reducir la inductividad de las señales, ¿debo usar trazas cortas? Y, por supuesto, tenga un desacoplamiento adecuado en los pines de alimentación / tierra.

— Saad

@Saad: más o menos como tú dices. Incluso puede diseñar sus señales de una manera controlada por la impedancia (también conocida como líneas de franjas), pero esto haría saltar este hilo sobre cómo usar planos de tierra separados.

— zebonaut

@Saad - Algunas lecturas adicionales: analog.com/library/analogdialogue/archives/43-09/… (Buen informe de aplicación en planos de tierra, vigilancia y diseño controlado por impedancia)

— zebonauta

Esto puede ser una solución:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Mejora su segunda opción, ya que mantiene las conexiones al conector de alimentación lo más cortas posible, dada la ubicación de los conectores de señal.

Sin embargo, su primera opción puede no ser tan mala. Probablemente tendrá un flujo de corriente similar al de aquí: ruta de alimentación y retorno en la parte superior y un par en la parte inferior. Solo tendría un bucle si su poder llegara a la parte superior y el camino de retorno a la parte inferior. E incluso entonces la interferencia estará limitada a menos que corras altas corrientes a altas frecuencias a través de ella. En ese caso, consideraría un diseño completamente diferente, con conexiones mucho más cortas.

— stevenvh
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