2. Разводка шин питания и земли

При определении вариантов разводки шин питания и земли по плате нужно учитывать возможность возникновения электромагнитных помех. Если расположение шин питания и земли не будет согласовано, то получатся замкнутые контуры, которые станут частью схемы и приведут к появлению непонятных шумов.

На рис. ПБ2 приведён пример разводки печатной платы с неудачным размещением шин питания и земли. Площадь, ограниченная замкнутым контуром, показанным на рис. ПБ2, рав­на 697 см². Сам контур может послужить отличной антенной, так что такая плата сможет принимать сигналы радиостанций.

На рис. ПБ3 показан другой вариант разводки шин питания и земли, который позволяет существенно уменьшить уровень электромагнитных помех платы, воз­никающих из-за наведённых в контуре напряжений.

На плате, изображённой на рис. ПБ3, шины питания и земли расположены параллельно и рядом, что значительно уменьшает площадь, ограниченную за­мкнутым контуром. Ещё лучше проложить земляной слой под шиной питания, а самое лучшее решение — использовать отдельные слои питания и земли.

2. Слой земли в цифровых и аналоговых схемах

Основные методы одинаково подходят как для ана­логовых, так и для цифровых схем. Одно из основных правил — слой земли дол­жен быть непрерывным. Это общепринятая практика, позволяющая уменьшить влияние изменения тока во времени ( ) в цифровых схемах. В таких схемах из­менения тока во времени приводят к изменениям потенциала земли.

В аналоговых схемах изменение тока также приводит к возникновению шумов. Однако, сравнивая цифровые и аналоговые схемы, в аналоговых схемах следует проявить дополнительную предосторожность, обращая внимание на то, чтобы цепи цифровых сигналов и дорожки обратных токов земляного слоя были размещены как можно дальше от аналоговой части схемы.

Это можно сделать, выполнив отдельное соединение аналоговой земли и земли системы, или же рас­положив аналоговую часть схемы на самой дальней стороне платы. В этом случае линии аналоговых сигналов на печатной плате будут в минимальной степени подвержены влиянию внешних источников.

Цифровые цепи менее чувствительны к низким уровням шумов, поэтому по­добные проблемы возникают в них при намного более высоких уровнях шумов на шине земли.

Рисунок ПБ2

Шины питания и земли приходят к микросхеме на плате разными путями, образуя за­мкнутый контур, что может принести к появлению электромагнитных помех

Рисунок ПБ3

На однослойной плате шины питания и земли в плане электромагнитных помех расположены лучше, поскольку подходят к микросхеме параллельно.

Вероятность возникновения электромагнитных помех в этой части платы снизилась приблизи­тельно в 679/128 = 54 раза.

1.3.1 Размещение компонентов

В процессе разводки ПП следует отделять малошумящие части схемы от цепей с высоким уровнем шумов. Как правило, цепи цифровых схем создают сильный шум, хотя сами эти схемы менее чувствительны к слабым шумам благодаря высокой поме­хоустойчивости.

Аналоговые схемы в этом плане намного более чувствительны из-за низких граничных значений шумов, способных нарушить работу схем. По сравнению с цифровыми, аналоговые схемы более чувствительны к шумам, вызванным пере­ключением цифровых схем. При разводке платы для систем со смешанными сиг­налами нужно разделить аналоговую и цифровую части схемы, как это показано на рис. ПБ 4.

Рисунок ПБ4

Цифровая и аналоговая части схемы по возможности должны быть разделены {а) для уменьшения влияния переключения цифровых цепей на аналоговые цепи. Кроме то­го, там, где это возможно, высокочастотная часть схемы должна быть отделена от низкочастотной (б), при этом высокочастотные компоненты должны находиться как можно ближе к разъёмам печатной платы

Общее правило, которым можно руководствоваться на практике, — разме­щать аналоговую и цифровую части схемы отдельно, располагая цифровые схемы как можно ближе к разъёмам, чтобы быстро изменяющиеся цифровые сигналы не проходили вблизи аналоговых микросхем. Второе общее правило состоит в том, чтобы более высокочастотные устройства размещать ближе к разъёмам, чем низкочастотные; в этом случае высокочастотный шум не будет накладываться на сигналы низкочастотных устройств.