¿Cobre cobre ayudará en mi PCB de una sola capa?

Tengo una PCB que contiene una pantalla LCD de 20x4, dieciocho botones de 12x12 mm y tres LED. Esta placa está conectada a un Arduino Mega a través de un cable plano de 30 cm de largo. Ahora, durante las pruebas, descubrí que a veces la pantalla LCD queda en blanco. En mi PCB anterior no estaba usando un vertido a tierra, pero si uso un vertido a tierra, ¿mi sistema será más resistente al ruido EMI?

También estoy trabajando en otros aspectos, pero solo quiero una opinión experta sobre esto para usar un vertido de tierra o no en una PCB de una sola capa .

Adjunto ambas imágenes de PCB para aclararlas: una con y otra sin cobre:

Después de leer todas las sugerencias, tengo la siguiente comprensión en mi cabeza 1. Transfiera VCC y líneas de tierra cerca de la línea de interfaz LCD, es decir, en el lado derecho

2. Retire las conexiones de los puentes en cada botón, baje los dos pasadores, ya que están transfiriendo el vertido de cobre, lo que lo hace menos efectivo.

3. Aumente la distancia entre R1, R2 y R3

4. Aumente el espacio entre las líneas de control LCD y las líneas de botones en la esquina inferior derecha.

5. Agregue más líneas de tierra (no estoy seguro de eso, pero los expertos lo han sugerido)

6. Coloque el conector en la parte superior en lugar de en la parte inferior, ya que reducirá la distancia de seguimiento para el control LCD y las líneas de datos, lo que a su vez lo hará más inmune al ruido.

Por favor comente si estoy en la dirección correcta. Dos capas no es una opción ya que aquí en mi área solo hacen pcb de dos lados en gran cantidad, de lo contrario es demasiado costoso. Igual es el caso de la fabricación de porcelana.

Un vertido en el suelo, por sí solo, es poco probable que rescate un tablero con una conexión a tierra inadecuada.

Un vertido de tierra no es, en sí mismo, un plano de tierra.

Un vertido a tierra es el valor predeterminado para la fabricación de PCB porque significa que se debe grabar menos cobre, una placa multicapa termina más equilibrada mecánicamente y es más termoconductora, todo lo bueno.

Debe asegurarse de que, sin el vertido de tierra, todas las señales críticas tengan una ruta de retorno de tierra adecuada. El punto de verificar esto sin el vertido es que el vertido confunde la imagen, lo hace muy difícil, así que vea lo que está sucediendo.

Asegúrese de que los relojes y las luces estroboscópicas tengan una pista de tierra cercana que vaya desde la fuente hasta el sumidero. Agregue pistas de tierra lo más cerca posible de las pistas de señal. Asegúrese de que los circuitos integrados que generan pulsos repentinos de corriente tengan tapas de desacoplamiento cercanas, con un seguimiento corto de los pines de alimentación y tierra. Verifique que los cambios de corriente de suministro no induzcan voltajes en lugares no deseados, lo que generalmente significa ejecutar una pista de tierra con todas las pistas de potencia.

¿Tal vez sienta que no tiene espacio para agregar seguimiento de tierra? Si no hay espacio para una pista de tierra, entonces no hay espacio para que el vertido se conecte y proporcione su continuidad de tierra en el lugar correcto. Claro, podría conectarse yendo en un gran bucle a otro lugar, pero ese no es el lugar correcto. No hay alternativa a proporcionar una continuidad de tierra adecuada en el lugar correcto si desea una placa robusta.

Una vez que el seguimiento del terreno es sanitario, puede agregar el vertido nuevamente. Si su seguimiento de tierra es adecuado, entonces no es realmente necesario eléctricamente, pero no le hará daño y hace todas las otras cosas buenas.

Por otro lado, un plano de tierra es algo que diseñas desde el principio. Es algo que no se corta con pistas que lo atraviesan. No es algo que viertes como una idea de último momento, después de haber enrutado todas las pistas de señal. Es el conductor más importante en el tablero, así que lo pones primero y lo cuidas mientras agregas las otras pistas.

Verifique la respuesta de AnalogSystemsRF. Te dije lo que deberías haber hecho y deberías hacer la próxima vez, él te dice lo que puedes hacer ahora. Notarás que ambos implican realmente conectar los terrenos.

Tome 20 piezas de alambre de cobre y suelde las 20 piezas SOBRE las señales, de GND a GND. En otras palabras, resumir algunas de esas "antenas" GND flotantes.

Entonces vuelva a probar.

Quizás agregue otras 20 piezas de alambre de cobre, de GND a GND.

----------- usemos calcular qué tan malos pueden ser los errores de GND ------

Suponga un cargador de batería de ladrillo negro a 4 "(0.1 metros) de distancia, de 4" por 4 "región de las piezas flotantes de relleno de tierra. Suponga que la fuente de alimentación de conmutación dentro del ladrillo negro tiene 200 voltios en un voltaje de conmutación de 100 nanosegundos; esto es de 2 voltios / 1 nanosegundo slewrate. Suponga que el nodo de conmutación es visible para el mundo exterior y causa campos eléctricos que cambian rápidamente.

¿Cuánta corriente de desplazamiento se inducirá en las piezas de relleno de tierra?

C (placa paralela) = E0 * Er * área / distancia ~~ 9e-12 Farad / metro * A / D

con Er = 1 (aire), Área = 0.1m * 0.1m, y Distancia = 0.1m

C = 9e-12 * 0.1m * 0.1m / 0.1m = 9e-12Farad.meter * 0.1m = 0.9pF

C ==== 1pF aproximadamente

I = C * dV / dT = 1pf * 2v / nS = (1nF * 1milli) * 2v / nS y el NANO se cancela

I = 1milli * 2v = 2 milliAmps, a la frecuencia de conmutación de ladrillo negro

Ahora necesitamos calcular la resistencia de GND a GND. Lo mejor posible es aproximadamente 1 cuadrado de lámina de cobre (0,00050 (en realidad 0,000498 a 25 grados C) ohmios). Con 20 o 40 piezas de cable conectando las piezas flotantes, el tamaño de los cables y la longitud de los cables también afecta la resistencia de GND a GND, pero el diámetro del cable será más grueso que el papel de aluminio y su relleno. los espacios son de 3milliMeters (1/16 de pulgada), por lo que asumiremos 2 cuadrados de papel de aluminio o 0.0010 ohm (la resistencia es muy sensible a la temperatura: 0.4% por grado C).

¿Cuál será la diferencia de voltaje entre una ubicación en el GND y alguna otra ubicación en el GND? use la ley de Ohms: I * R

Suponiendo que la resistencia es 0.001 ohm, y yo es 0.002 amperios, el voltaje es solo I * R, o 2 mili mili o

2 microvoltios (CC de baja frecuencia)

¿Deberíamos permitir la inductancia? Por supuesto. Con los diversos caminos paralelos a través de los distintos trozos de cable, suponga que la inductancia desde el punto A hasta el punto B es de 10 nanoHenry (una lámina sólida de cobre es aproximadamente 1 inductancia de nanoHenry. Agradezco mejores estimaciones, e incluso una fórmula). La Z (impedancia de 10nH a 5MHz, o 1 / (2 * 100nanoSegundo)) es + J 0.031 ohmios. Z (1nH a 1GHz) = + j6.28 ohmios. Z (1nH a 1MHz) es 6.28 / 1,000 = 0.00628 ohm. A 5MHz, la Z es 5 veces más grande a 0.031 ohmios. Tenga en cuenta que no necesitamos una calculadora.

¿Cuál es el voltaje? I * Z, o 2ma * 0.031 ohmios, = 0.062 * mili, = 62 micro voltios.

Por lo tanto, predecimos un voltaje (pequeño, pero no CERO) de tierra a tierra, a medida que las corrientes fluyen a través de esos 20 o 40 pedazos de cable que agregó entre las piezas flotantes de relleno de tierra.

62 microvoltios (CA, a 5MHz)

Ground vierte PODRÍA ayudar (pero como otros tengo mis dudas), pero estaría mirando ese cable plano como primer sospechoso.

Si lo cambió de una cinta de 0.1 pulgadas a un conector de dos filas con una cinta de 0.05 pulgadas (piense en un cable PATA antiguo), entonces podría intercalar la tierra con la señal, y esto creo que podría ayudar.

Observo en este momento que las líneas de control de la pantalla LCD se ejecutan en el lado derecho, mientras que el suelo de la pantalla LCD se ejecuta en el lado izquierdo, esto es pesimista desde una perspectiva SI. Los datos y la tierra deben enrutarse lo más posible (¡también energía!), Y como la matriz del interruptor no está preocupada por ninguno de los dos, movería los pines de energía y tierra para estar entre las líneas de control de la pantalla LCD.

Sobre el tema de los bucles de tierra, ¡A QUIEN LE IMPORTA! La corriente fluye en bucles (siempre), puede facilitarle hacerlo, en cuyo caso se desarrollará poca tensión en esos bucles, o puede dificultar en cuyo caso se desarrollará mucha tensión en el bucle, en general muchos bucles pequeños superan a uno grande.

Ah, un detalle, pero es posible que desee considerar agregar algunos diodos a la matriz de interruptores, puede permitirle manejar dos interruptores presionados al mismo tiempo de manera más razonable.

Es probable que su LCD se quede en blanco debido a un trimpot de contraste defectuoso. Mejor usar resistencias fijas en su lugar. Puesta a tierra es poco probable el problema

Puede limpiar las pistas en esos interruptores.
Las almohadillas inferiores izquierda y derecha se unen internamente al igual que las superiores izquierda y derecha. Puede ejecutar una pista simple directamente hacia arriba (por ejemplo) B1, B4, B7 y BX. Agregue uniones a UN pin en cada interruptor y obtendrá un diseño más limpio.

Evite hacer "islas" con su tierra. Cada área necesita conectarse. Incluso podría extender R1, R2 y R3 para garantizar un mejor vertido entre ellos.

Dado que la pantalla LCD solo se pone en blanco a veces, y ASUMO que esto no es para la producción en masa, este vertido podría ser suficiente para continuar. Todavía recomendaría una placa de doble cara como una mejor solución.

Para luchar contra EMI recuerde que la corriente es una preocupación de dos vías. Si está limitado a un solo lado, enrute las rutas de retorno muy cercanas entre sí.

Algunas resistencias en serie de bajo valor en rutas de señal hacen que el circuito sea menos propenso a irradiarse. Y cada señal que ingresa o sale de la PCB debe pasar a través de una resistencia antes de pasar a un IC.

No sé si vas a producir cosas en masa, pero si estuviera haciendo prototipos, usaría una placa de doble cara, rociaría un lado de la placa con resistencia, este sería el suelo común, incluiría almohadillas para conexiones a tierra en el lado del circuito, y use una soldadura de agujero pasante primitiva.

Sería mejor dividir el cable plano en dos cables, la baja frecuencia en un grupo y el HF en el otro.