¿Hay razones * no * para tener un plano de tierra de cobre en una PCB?

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Estoy tratando de diseñar una PCB desde cero. Estoy considerando usar un proceso de fabricación de molinos CNC, y parece que con este proceso me gustaría eliminar la menor cantidad de cobre posible. Un plano de tierra de estilo de vertido de cobre parece ser una buena manera de abordar esta restricción.

Pero he notado que relativamente pocos diseños de PCB tienen un plano de tierra, e incluso aquellos que los tienen a menudo solo en áreas específicas de la placa. ¿Porqué es eso? ¿Hay razones para no tener un plano de tierra de cobre que cubra la mayor parte de una PCB?

En caso de que sea relevante, el circuito que estoy diseñando es un conector convertidor D / A de 6 bits. A continuación se muestra un primer corte en el diseño de mi PCB (que no incluye un plano de tierra).

Conector convertidor D / A de 6 bits

Kaelin Colclasure
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Tenía la impresión de que se necesita un molino CNC bastante preciso (es decir, costoso) para hacer PCB de manera confiable en un CNC.
rfusca
Hacer enrutamiento y agujeros en una máquina puede reducir el costo. Sin embargo, nunca lo usé para nada más que prototipos.
rozon
@rfusca: he usado dos fábricas de PCB diferentes. No tengo idea del costo, pero son de muy baja potencia en comparación con los molinos de corte de metal, tienen brocas extremadamente estrechas y de alta velocidad, y tienen un rango muy limitado en el eje Z. Hacerlo con un molino CNC genérico es difícil, hacerlo con un enrutador de PCB es fácil.
Kevin Vermeer
@Kaelin: ¿es este tu diseño completo o hay varios lados? Parece que el pin 3 de J1 no va a ninguna parte, y hay dos vías misteriosas, una entre R1 y J2 y otra debajo del pin 1 de J1. ¿Qué está pasando con esos rastros?
Kevin Vermeer
@KevinVermeer: ​​Sí, es el diseño completo de la placa de una sola capa, pero es una instantánea de lo que fue un trabajo en progreso. Esas dos misteriosas "vias" son marcadores de pin 1 en la capa superior de seda. (El esquema de color es un poco difícil de descifrar en esta pequeña captura de pantalla). Hice esta placa usando CNC. No intenté hacer un plano de tierra, solo dejé algunas áreas de cobre en el tablero para ahorrar algo de tiempo. Sin embargo, ahora me estoy alejando de esa práctica, ya que genera una soldadura desordenada (porque no aplico ninguna máscara de soldadura y, por lo tanto, el flujo tiende a correr sobre esas áreas y la soldadura sigue).
Kaelin Colclasure

Respuestas:

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Los planos de tierra en general son casi siempre algo bueno, pero si se usan incorrectamente pueden dañar la calidad de su tablero.

Un tablero típico como el que tienes aquí tendría 1 capa dedicada a ser un vertido solo sin rastros en él. Sin embargo, parece que quiere hacer que su capa superior tenga un vertido para que no tenga que eliminar todo ese cobre extra. Hacer un vertido en una capa con muchos rastros no es realmente un plano de tierra, sino que puedes pensar en él como un rastro de tierra con diferentes tamaños que se extienden por todo tu tablero. Es difícil decir si realmente dañará la integridad de la señal del diseño, pero puedo decir con certeza que no proporcionará el mismo beneficio que un plano terrestre.

Por lo general, cuando veo tablas fresadas como esta, el cobre se dejará desconectado en las áreas no utilizadas de la placa. Esto proporciona el beneficio de saber que si accidentalmente cortas una línea al cobre no utilizado, no obtienes un cortocircuito a tierra que puede matar algunos circuitos integrados. Sin embargo, esto también puede ser negativo, ya que un cortocircuito accidental a una gran pieza de cobre no utilizada puede convertirse en una buena antena y captar un ruido que puede ser difícil de encontrar.

Me doy cuenta de que mi respuesta puede no ser una respuesta directa a lo que desea saber, pero es muy difícil predecir qué configuración será mejor para usted. Pero, si fuera mi diseño, seguiría adelante y dejaría el cobre extra en el tablero, pero lo dejaría desconectado de todo.

Kellenjb
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Este es exactamente el tipo de consejo práctico que esperaba ... ¡Gracias! No he visto ningún PCB que se haya molido antes, y no estaba seguro de la conveniencia de simplemente dejar el cobre extra sin conectar.
Kaelin Colclasure
En cuanto a los tableros que ve que tienen un vertido de cobre en una pequeña sección del tablero, estos generalmente son anillos de protección que esencialmente evitan que el ruido de alta frecuencia pase de un lado al otro. Estos anillos de protección también suelen estar unidos al plano de tierra a través de muchas vías.
Kellenjb
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Los inductores con núcleo de aire no deben usarse con su flujo pasando a través de un plano de tierra; de lo contrario, el plano de tierra actúa como un transformador parásito con un giro corto.

Tuve que lidiar con esto con un diseño pobre hecho por un contratista y no fue divertido.

Jason S
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Como alguien que está aprendiendo diseño de PCB ahora, ¡pequeños fragmentos de la experiencia de las personas como esa son invaluables!
Mark K Cowan
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Como dijo Kellenjb, los planos de tierra y los vertidos de tierra son casi siempre algo bueno.

Hasta ahora, solo he encontrado dos situaciones para evitar poner un vertido de tierra o un plano de tierra en una PCB (ninguna de las cuales se aplica a los convertidores D / A):

  • Transmisores de RF, en particular: sin plano de tierra cerca de las "antenas de PCB" que se usan a menudo para RFID. a b c
  • Lámparas CCFL: "el plano de tierra no debe colocarse debajo o cerca del lado flotante de alto voltaje" ( IRS2552D ); "tierra ... los aviones deben ser relevados por al menos 1/4" en el área de alto voltaje "- Jim Williams, LTS AN65 (Me imagino que esto es cierto para otros sistemas de alta frecuencia y alto voltaje, como otros tipos de lámparas fluorescentes y bobinas de Tesla)

Un posible tercer caso son los sensores táctiles capacitivos (CapTouch, CapSense, etc.). Algunas personas colocan planos de tierra debajo de los sensores, otros cortan el plano de tierra debajo de los sensores. No me queda claro qué camino es mejor en general.

davidcary
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El plano de tierra debe despejarse para altos voltajes, por ejemplo. red eléctrica para cumplir con las reglas de fuga y despeje por seguridad.

El plano continuo en un lado que no coincide con un área de tamaño similar en el otro lado conduce a la deformación del tablero debido a la tensión proporcionada por el cobre.

Los pedazos de cobre no conectados actúan como antenas y pueden aumentar el ruido en su circuito. Por lo general, es mejor eliminarlos si no puede conectarlos a tierra.

Martín
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