Solía comprobar complejos PCB comerciales, especialmente los de las tarjetas gráficas, para ver cómo los diseñadores profesionales de PCB hacen su diseño y aprenden de sus técnicas.
Cuando revisé la tarjeta que se muestra a continuación, noté dos cosas con respecto a la ubicación de las vías:
( Aquí se muestra una imagen de mayor resolución ).
La PCB está rodeada de costuras en todos los bordes. ¿Cuál es el papel de todos estos? Creo que están conectados a tierra para actuar como un escudo, si eso es cierto, técnicamente no puedo entender cómo con esta colocación logran este escudo.
Al mirar más cerca de los agujeros de montaje, noté que agregaron vías alrededor de la plataforma, ¿por qué?
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signal-integrity
Abdella
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Respuestas:
Anillo de tierra
Alrededor de la PCB, y a veces áreas dentro de la PCB, está rodeada por un anillo de trazas que está conectado a GND. Ese anillo existe en todas las capas de PCB y está conectado con un montón de vías.
Para explicar lo que hace, necesito describir lo que sucede cuando no tienes el anillo de tierra. Digamos que en la capa 2 tienes un plano de tierra. En la capa 1, tiene un rastro de señal que llega hasta el borde del plano de tierra y se extiende varias pulgadas a lo largo del borde. Este rastro de señal está técnicamente directamente sobre el plano de tierra, pero justo en el borde. En este caso, esa traza irradiará más EMI que otras trazas, también la impedancia de la traza no estaría tan bien controlada. Simplemente moviendo la traza hacia adentro, para que no esté en el borde del plano de tierra, se solucionará el problema. Cuanto más "en" lo mueva, mejor, pero la mayoría de los diseñadores de PCB lo moverán en al menos 0.050 pulgadas.
Hay problemas similares cuando tienes un avión de poder. El plano de potencia debe moverse hacia atrás desde el borde del plano GND.
Hacer cumplir estas reglas, que los rastros no pueden estar a 0.050 "del borde de un avión, es difícil en la mayoría de los paquetes de software de PCB. No es imposible, pero la mayoría de los diseñadores de PCB son flojos y no quieren establecer estas complicadas reglas. Además, esto significa que hay áreas de la PCB que simplemente están vacías de rastros útiles.
Una solución a esto es poner un anillo de tierra y atarlo todo junto con las vías. Esto evitará automáticamente que otras señales entren en esa área de la PCB, pero también proporcionará una mejor prevención de EMI que simplemente mover las trazas hacia atrás. Para el plano de potencia, esto también obliga al plano de potencia a retroceder desde el borde (ya que solo pones un rastro de GND allí).
Orificios de montaje
En la mayoría de los casos, desea conectar sus agujeros de montaje a GND. Esto es por razones EMI y ESD. Sin embargo, los tornillos son realmente malos para los PCB. Digamos que tiene un orificio pasante chapado normal que está conectado a su plano de tierra. El tornillo en sí mismo puede destruir el revestimiento interior del orificio. La cabeza del tornillo puede destruir la almohadilla en la superficie de la PCB. Y la fuerza de aplastamiento puede destruir el plano GND cerca del tornillo. Las probabilidades de que esto suceda son raras, pero muchos EE han tenido suficientes problemas con esto como para encontrar soluciones.
(Debo señalar que la destrucción del revestimiento y / o la almohadilla generalmente provoca que se suelten las motas de metal y se ponga en corto algo importante)
La solución es esta: agregue vías alrededor del orificio de montaje para conectar las almohadillas al plano GND. Las vías múltiples le brindan cierta redundancia y reducen la inductancia / impedancia de todo. Como la vía no está debajo de la cabeza del tornillo, es menos probable que se aplaste. El orificio de montaje se puede quitar, lo que reduce la posibilidad de que escamas metálicas sueltas provoquen un cortocircuito.
Esta técnica no es infalible, pero funciona mejor que un simple orificio de montaje enchapado. Parece que cada diseñador de PCB tiene un método diferente para hacerlo, pero el pensamiento básico detrás de esto es casi el mismo.
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Siempre desea tener el mayor plano de tierra sólido posible. Las capas internas pueden tener islas de tierra separadas, por lo que deben conectarse a todos los planos / islas juntas.
Sin embargo, hay dos cosas más importantes:
Es por eso que agrega tantas vías como sea posible y también "cose" la PCB.
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Los VIA en los orificios de montaje están ahí para reducir el costo de mano de obra del ensamblaje de la placa. Si observa detenidamente, verá que los orificios de montaje no están chapados y que hay un pequeño espacio entre los orificios y el interior de la almohadilla.
Para soldar a través de los componentes del orificio, las placas atraviesan una máquina de soldadura por ola. Si los orificios de montaje están chapados, deben enmascararse en la parte inferior con cinta kapton, por ejemplo. Esto evitará que la soldadura suba por el orificio de montaje, pero aumentó el costo de mano de obra de montaje.
Usando los VIA en las almohadillas de los orificios de montaje, permita que los orificios de montaje no estén chapados y aún tengan las almohadillas conectadas al plano de tierra. En la parte inferior, las almohadillas de los agujeros de montaje están cubiertas con la máscara de soldadura. De esta manera, no hay necesidad de enmascararlos antes de pasar por la máquina de waveolder. Cuando la PCB se instala en una carcasa, la cabeza del tornillo hará contacto eléctrico con la almohadilla superior del orificio de montaje y la carcasa.
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