¿Razones para no llenar el área de tablero no utilizada con planos de poder en lugar de planos de tierra?

16

En el tablero (de dos capas) que estoy diseñando, tengo un área no utilizada relativamente grande. En lugar de simplemente verterlo con tierra en ambos lados, estoy considerando llenarlo con Vcc en un lado y tierra en el otro, para crear una pequeña capacitancia entre la tierra y Vcc. (Todavía agregaré capacitancia de desacoplamiento adecuada de los condensadores regulares, por supuesto).

La placa no es exactamente de alta velocidad (microcontrolador de 16 MHz, solo hace IO digital). Creo que sería difícil producir incluso 1 nF de capacitancia del área de placa disponible. Entonces podría argumentar que esta capacitancia adicional no está haciendo mucha diferencia. Pero, ¿hay alguna razón por la cual podría ser una mala idea y debería evitarse?

pcb-design ground-plane

— nitro2k01
fuente

10

Como regla general, la tierra del circuito sirve como punto de referencia para todas las señales. Es por eso que debe tener una diferencia de voltaje muy baja en todo el circuito. En general, no es cierto para el Vcc: siempre que no se midan señales en relación con el Vcc, se aceptarán algunas diferencias de voltaje mayores.

La corriente total en la línea Vcc es igual a la corriente de la línea de tierra. Pero debido a las razones del párrafo anterior, la línea de tierra debe tener una resistencia mucho menor (en realidad, impedancia) que la línea Vcc, donde la alta inductancia junto con los condensadores de desacoplamiento es incluso buena.

Es por eso que el suelo a menudo se enruta como un área, pero Vcc simplemente como pistas lo suficientemente gruesas.

Todo esto fue en teoría. Si su PCB no maneja altas corrientes y / o frecuencias muy altas, probablemente pueda enrutarla de la manera que desee y todo estará bien. Entonces, no seas paranoico.

Nota al pie: Si tiene áreas vacías tan grandes, ¿no es mejor cambiar el diseño para hacer que la PCB sea más pequeña?

— johnfound
fuente

Re pie de página: un conector grande, así como el montaje de la carcasa, amplían el ancho de la placa. Los circuitos integrados y otros componentes expanden la altura de la placa. Pero en realidad no es que mucho espacio. El área total de la placa es de aproximadamente 30 * 75 mm.

— nitro2k01

@ nitro2k01 - bueno, supuse algo similar. Pero el último párrafo antes de la nota al pie sigue siendo valioso. :)

— johnfound

Sí, ya sé la respuesta, no habrá ninguna diferencia detectable de ninguna manera. La pregunta es menos "no tengo idea" y más "sorprendeme". Por supuesto, aún puede generar respuestas interesantes que generalmente son útiles para la comunidad.

— nitro2k01

" donde la alta inductancia junto con los condensadores de desacoplamiento es incluso buena ". ¿Por qué? ¿Porque forman un filtro de paso bajo?

— Rafael

1

@Rafael De hecho. O, guardando otra, la inductancia en serie proporciona una alta impedancia para contenido de alta frecuencia (picos de corriente) y evita que la interferencia se propague a la fuente de alimentación o al bus de alimentación. Por otro lado, los condensadores (preferiblemente de baja ESR y colocados cerca del dispositivo de interés) proporcionan una baja impedancia para el contenido de frecuencia y aseguran que el riel de alimentación pueda responder con la suficiente rapidez. Es decir, el filtro de paso bajo formado, si se ve de esa manera, se refiere a suavizar el consumo actual que ve la PSU.

— nitro2k01

6

La pequeña capacitancia adicional que obtendrá en la red de alimentación será prácticamente irrelevante. Será bajo ESR, pero no estará justo donde lo necesita, por lo que no ayudará mucho.

En su situación, no haría el avión de poder. Hay un pequeño inconveniente eléctrico, pero agrega solo un poco más de posibilidades de que arruines algo. También hará que el tablero sea más difícil de editar en caso de que necesite hacer algunos cambios después de la prueba. Si usa el plano de potencia, asegúrese de que los pads para esa señal incrustados en el plano tengan relés térmicos, de lo contrario serán difíciles de soldar.

En resumen, no importa mucho de ninguna manera, por lo que lo dejaría fuera por simplicidad y menos posibilidades de error.

— Olin Lathrop
fuente

4

Bueno, hay aspectos positivos y negativos.

Si bien es posible que no obtenga mucha capacidad, será una capacidad de muy alta calidad. Lo que significa que su auto resonancia tendrá una frecuencia mucho más alta que una tapa de cerámica, debido a la baja inductancia. Por lo tanto, funcionaría tan desacoplado como muchas frecuencias más altas.

Lo negativo es que ahora está potencialmente moviendo una señal de agresor (su riel de alimentación) más cerca de otras señales que luego pueden captar esto porque el acoplamiento se incrementa porque ocupa más área del tablero.

Tenga en cuenta que el poder también es un "terreno" en términos de análisis de señales pequeñas. Si bien puede ser peligroso desacoplarlo, en algunos casos puede ser ventajoso.

— marcador de posición
fuente

En cuanto a lo que está diciendo acerca de acercarse, no veo cómo es este el caso. Esta parte del tablero está mayormente despoblada, y el único lugar donde Vcc encuentra otras señales (con o sin relleno) es a lo largo de un lado de la traza o del plano potencial. Tengo la impresión de que el único acoplamiento capacitivo adicional importante es entre tierra y Vcc.

— nitro2k01

3

Secundo la respuesta de Olin. Hará poca diferencia porque la capacitancia está muy lejos y es muy pequeña. Es mejor poner condensadores reales cerca de los pines.

Sin embargo, como se señaló anteriormente , debe agregar "Robo de cobre" a esas secciones de la placa para garantizar un manejo más rápido y mejor de la PCB para que el grabado sea mejor.

— Gustavo Litovsky
fuente