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【转】一个跨电源分割区的问题

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联通移不动|  楼主 | 2016-9-14 00:17 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
一个跨电源分割区的问题
这是PCBBBS网一个电源分割的问题...


可能是跨Moat會造成能量激增,可以用add cap的方式來平衡兩個部分的noise...
另一方面可能是:高速线跨切割时,它的回路会被破坏,而且路径会变远,所以有人会建议加电容,让它的回路缩短
个人理解:高速线跨分割区的时候,如果不加电容,那么这些高速线的回流就会绕过分割区,这样就会形成一个很大的环路,这样有如下问题:一是严重增加了信号路径的电感;二是有又可能同其他信号的回流路径环路重叠,使之在走线之间形成互感,增加串扰;三是大的环路还会形成大的对外辐射,对EMI不利;四是大的环路还很容易接收到外界的干扰。
但如果紧挨着高速线放置连接2个分割区的小电容的话,那么这些高速线就会增加一条通过电容的回路,因为这条回路的环路面积大大减小,阻抗也小,所以信号的回流路径就是它了(水往低处流,高速信号当然也要捡阻抗小的道跑了)。这样以上所说的一些问题自然就要好得多了。
我在二楼是纯粹以EMI去考虑的(因为自己是做EMI的)...
其实最终的目的应该也是在EMI上考虑的,有些跨切割的地方还会加上Bead、0ohm电阻,具体要看是跨什么样的切割。
电容两端是,一端电,一端地还是其他?我认为,这个电容,相当于一个“桥”的作用,一般,高速差分线要有个完整的地平面,当不能保证这点时,当然要有个电容做桥接了,我是这样分析的。
两端都是接电源的。


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沙发
联通移不动|  楼主 | 2016-9-14 00:17 | 只看该作者

正解:高速线跨分割区的时候,如果不加电容,那么这些高速线的回流就会绕过分割区,这样就会形成一个很大的环路,

不过我觉得电容两端是电源还是地无关紧要,对于高频信号来说,电源和地是等同的(电子基础里做交流分析的时候,不就把电源等同于地来处理的嘛!再进一步,相对于地是恒定电位的在做交流分析的时候都可以把它看成是地吧),所以电源同样也可以作为回流路径的,只不过效果可能比地稍稍差一些吧?对于高速数字信号,由于RF的特性,总是选择最近的一个参考平面,作为地回路,无论这个平面是地还是电源,所以在信号跨过这个分界线时,参考回路变得不连续,信号回路变大,容易产生EMI问题。加电容可以使高频信号有回路,减少回路面积,减少EMI问题。

对于地平面的不连续,可以加BEAD和0 OHM电阻来实现,对于层结构为,TOP信号层,电源层,地层,BOTTOM信号层的PCB板。这个适用于底层高速信号跨过地层的分割槽。

而对于电源平面的不连续处理,只能加电容提供高频回路,隔离直流回路。对于上面的层结构,顶层的信号跨越电源平面,需要加电容来提供RF回路。

主要是从电流回路考虑,跨分割的情况下,回路电流会无法通过,因此可能会绕得很远,甚至辐射到空中。但由于是高频电路,因此可以在跨分割的地方用电容相连(电容相对于高频相当于短路),回路电流就很容易通过电容,从而使回路连续。

至于,选多大电容,从理论上分析,当然是越大越好,但是往往容值大的,其等效电阻和等效电感也就越大,这对高频信号极为不利,而且从制造来说,大容值得电容,占的空间也较大,往往也会造成极大的困难。总之,选跨分割电容,要选容值大,但等效电阻电感小,体积小,价格合理的电容。

个人认为并不是电容越大越好,而是根据   fmax="1/3".14*tr来确定的, 其中的3.14 是pai

在高速电路中,如果用0欧姆电阻或BEAN来跨在分割处,基本上是两种地在进行单点连接用的,但有时候可能没有直接用铜皮直接进行单点连接效果好.

电容跨接两个电源的时候,电容两端最好接对应的两个电源.

计算方法就是谐振点在50MHz的电容,以Murata0402 Y5V材质电容为例,应该采用22nF左右的电容,精度要求不高

其实我觉得挺奇怪,既然是高速信号,为何不优先满足他,给他一个完整的地平面来参考,这样比跨两个电源平面好的多。

至于电容桥接的容值的话当然要小一些好,不过影响电容高频特性的主要是ESL,所以选择ESL低的电容显得更重要

关键还是看参考层的把,如果不是以电源层为参考,而是以完整的地层做参考,有地层做为返回回路可.

跨电源应该不要跨接电容?


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板凳
联通移不动|  楼主 | 2016-9-14 00:18 | 只看该作者
我的一个理解是这里的电源对应的地可能也是分割的,比如说是模拟地和数字地。那么还有一个解决的办法就是在地之间用磁珠或者0欧姆电阻进行连接。

还有一个理解就是完整的地层和所要回流的信号层之间隔离的很远,不是相邻的,这种方法也是值得考虑的,仅是个人理解。

我是做主板的,我们公司的四层板是TOP,POWER,GND,BOTTOM,高速线一般走bottom层,gnd只会切成agnd与gnd,一般不会有跨切割的问题,不过其他线跨电源会加跨接电容

要依靠你的信号频率和电容的谐振频率。

还有补充一点,交流信号把把电源和地当作同一平面地前提是,电源和地构成的电容和所加的去耦电容等,使得在这一个频点上电源和地之间地阻抗很低才可以。。

没错,就是为了给告诉信号提供一个完整的回流路径,减少EMI问题

经验值用103的

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地板
firstblood| | 2016-9-16 16:31 | 只看该作者
联通移不动 发表于 2016-9-14 00:17
正解:高速线跨分割区的时候,如果不加电容,那么这些高速线的回流就会绕过分割区,这样就会形成一个很大的 ...

楼上关于该分割区的解说很不错的

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firstblood| | 2016-9-16 16:32 | 只看该作者
非常好的电源分割是保证系统稳定的前提。

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联通移不动|  楼主 | 2016-10-7 20:07 | 只看该作者
firstblood 发表于 2016-9-16 16:32
非常好的电源分割是保证系统稳定的前提。


最基本的电源处理

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