Добрый день. Всех с прошедшим.
Какие приемы в топологии вы можете посоветовать для уменьшения магнитного поля наводимого платой?
Как можно для этого, помимо сплошной заливки, уменьшить пути возвратных токов?
Есть следующее соображение, с которым я столкнулся впервые:
Представим допустим 6-х слойную плату. Сигнал-GND-5V-3V-GND-Сигнал.
Имеет ли смысл переходные отверстия цепи GND, от элементов работающих на 5V замыкать только на ближайший к 5V полигон
и принудительно отрывать от второго полигона: что бы избавиться от петли части возвратного тока до источника по второму полигону и следовательно излучения.

Поскольку уместно говорить лишь о применимости конкретного приема в конкретном дизайне то с этого лучше и начните- если у вас есть объект для рассмотрения, то можете использовать его чтобы получить конкретные ответы. Сферических приемов в вакууме работающих везде - нет.



Какие токи и частоты, где картинка с разводкой?Без этого тема смысла не имеет. Станет очередным клоном сотен других бывших до нее.

вопросы:
1. Каков корпус готового изделия: металл или пластик?
2. Какие узлы плата содержит? Например, GSM module, USB, HDMI, и т.д.?
3. Какие внешние коннекторы?

И в чем смысл "уменьшения магнитного поля"? Чтобы получить сертификат института стандартов или с целью правильного функционирования изделия?

EvilWrecker, при чем тут частоты, как вы могли заметить, речь идет о постоянном магнитном поле наводимом цепью питания.
Максимальный ток - 15А.
Если не получается говорить об общих приемах, то предлагаю обсудить конкретный, описанный мною.
Разрабатываемая плата сложнее примера, который, по мне, вполне достаточен для постановки вопроса.

Плата используется в составе сонара, в одном корпусе с ней будет находиться модуль ADIS16488. Он помимо всего играет роль компаса,
нужно что бы плата его не сбивала.

Влияние высокочастотных сигналов тут не столь важно, да и их поведение мне представляется более понятных.
Так так обратный ток от них не полезет на дальний полигон, если есть более прилежащий опорный слой.

Уменьшить количество магнитных материалов на плате, таких как никель, тантал и т.п.



А почему не GND-Сигнал5-5V-3V-Сигнал3-GND?

Я так понимаю вы отвергаете влияние ВЧ девайсов/на ваши НЧ(вплоть до DC)и в частности- на питание? Напрасно. Но еще более напрасно думать что DC питание "работает" исключительно как постоянка- видать про переходные процессы и не слыхали(или их отвергаете, тут как удобнее вам)



Ток чего? В каком режиме? Как организован проход 15А? Как учтен transient current? Какие рабочие частоты у потребителя?



Если вы имеете в виду ваш сферический пример в вакууме, то конечно достаточно- на форуме много любителей ставить диагноз по интернету используя способности к ясновидению. Для них вы предоставили исчерпывающую информацию, это бесспорно.



Что значит "не сбивала" и при каких условиях? Или как развести очередной поделие чтобы девайс за более чем 1.5к зеленых рублей не убился о вершину инженерной мысли?



Эти слова, как говаривал один известный деятель, несомненно стоит "отлить из мрамора".



Присоединяюсь. "Сколько вешать в граммах?"(с)



Совершенно правильное и логичное предположение- к нему же стоит добавить заливку землей на сигнальных слоях (неиспользуемое пространство) и торцевую металлизацию. Все вместе конечно же.

Здравствуйте!

Из тех, что приходят в голову способов именно для ПП.

1. Делать проводники как можно шире. Это уменьшит индуктивность,увеличит емкость и "прижмет" магнитное поле ближе к проводнику.
2. Для переходных отверстий (для сигнальных). Делайте для каждого переходного отверстия параллельные отверстия это уменьшит излучение в окружающую среду.
3. Ну и прячьте проводники внутрь(наверное, это общее место).

Надеюсь помог

EvilWrecker, мне кажется вы своими ответами не преследуете цели ответить на вопрос.
Если было иначе, вы не твердили бы что всё неверно, а предложили бы правильные решения, статьи, темы.
Например очень интересно было почитать о том, как обратный ток высокочастотного сигнала заходит куда дальше полигонов вокруг проводника, как вы намекаете.

Можно до бесконечности размывать ситуацию, поставлю вопрос еще конкретнее:
Есть следующие внутренние слои:
полигон +5V постоянного тока 15А
полигон GND
полигон GND

Встречались ли кому-нибудь рекомендации из которых следовало бы принудительно отрывать переходные отверстия от второго полигона GND ?

Я преследую цель прочитать вменяемую конкретику о том что же из себя представляет эта чудо плата. Не то чтобы сильно преследовал- так, настигаю прогулочным шагом : чистое любопытство, потому как перспектив у темы не вижу, ибо полная копия всех аналогов бесславно упокоившихся до нее.



И в каком же месте я твержу(дословно) что "все неверно"? Если не сможете привести конкретное место(а вы этого сделать не сможете) то подскажу, что пока речь идет только о цитируемом тексте(вашего авторства) в моих постах. Без "все".



И где же я на это намекаю? А пока вы отвечаете- чисто человеческая просьба: перечислите если не сложно вкратце то, на что я еще намекаю(в духе этого ваше предложения): интуиция указывает на возможность узнать многое о себе. Аж интересно стало(без сарказма)



Я напомню вам что вы игнорируете не только мои вопросы, но также и вопросы других участников отписавшихся в этой теме- которые, надо заметить, не только не размывают картину, но все так же склонны приблизить ее(картину) к чему что, что было бы отлично от ваших вакуумно-сферичных полетов мысли. А теперь вопрос знатокам: кто же лежит в черном ящике на самом деле размывает ее(картину)?

Я так понимаю в вашем примере:



указан физический порядок слоев- если так то вопрос



Звучит как "встречались ли рекомендации о том, стоит ли открывать бутылку пива правой рукой если этой же рукой держишь саму банку". Так недолго попасть впросак

EvilWrecker, могу только попросить не растрачивать ваше красноречие в этой теме.
Я бы рад услышать что-то новое, но уверен от вас этого не удастся сделать.

Остальным же могу ответить, что 6-слойная структура была предложена примерная, для постановки вопроса.
Плата будет 16-слойная, внешние слои я заливаю GND, потом идут два слоя полигонов (GND, питание) и два сигнальных, так дальше и чередуются.
Используются разъемы http://www.digikey.com/product-detail/en/0...74CT-ND/2700635
Питание идет через такой, чередуются выводы питания и земли.
На один разъем выходит до 4-5 номиналов, есть рекомендация соотв. им ближайшие выводы земли заводить только на один слой земли, который идет в паре с соотв. слоем питания.
Для меня эта рекомендация в новинку, хотелось знать, имеет ли это какую-либо пользу, либо излишне.
На плате так же есть DDR3 разводимая во внутренних слоях. Про разводку высокочастотных сигналов вопросов нет.
Хотел не углубляться, и спросить попроще)

На частотах выше 10ГГц в описаниях преимущества 10 слоек перед 8 слойками было что-то подобное.

Если вы разделите силовую часть 5В от управляющей 3В по земле - у вас будет лучшая помехоустойчивость в зоне 3В.
Правда у вас слои расположены друг над другом и поэтому имеют бОльшую емкостную связь.
Для уменьшения токов в слоях надо ставить конденсаторы рядом с потребителями тока, замыкая броски на них, ограничивая пути и сопротивление.
Есть работы в которых показано, что верхний экранирующий слой снижает воздействие помехи на второй слой только на 60дБ.

Если вы хотите убрать магнитную составляющую - обкладываёте всё ферритами, помещайте в стальной короб и т.д.




Вы разделяете земли. По одной из них течёт 15А. При сопротивлении между землями в 0.1 Ом разница потенциалов будет 1.5В, при 0.01 Ом - 0.15В.
Надеюсь не диф. сигналов управления и измерения у вас нет.

Забыли намеки упомянуть, и про то я как я "твердил что-то".



Вы же понимаете, я не спец в вакуумно-сферических материях- это за пределами моей компетенции. Могу только намекать да твердить оперировать без фантазий, коих в этой теме избыток.



Ага, прикидываем 16 слоев на 6. Серьезный подход



Резюмируя- в начале была 6 слойка с переходными на землю, после стало 16 слоев с разъемом + несколько рэйлов питания + рекомендации. Я где-то потерял переход, но да и ладно- может вы и рекомендацию сумеете привести? Вдруг удастся обнаружить этот чудо переход от одного к другому, а то я по простоте душевной не смог осилить этот момент.



Но вы же говорите что ("тут" - имеется в виду наверное ваша сонар плата). Тогда вынужден вас огорчить- в этой части:



вы сильно заблуждаетесь. Впрочем как и в большинстве остальных. Говорю вам точно, без намеков

А теперь пара вопросов тов._4afc_



А по другим землям ничего не течет? Какие же тогда это земли? И повторюсь- что за ток "15А", откуда он берется?



Правильно я понимаю вашу мысль- при дифференциальных сигналах управления/измерения указанный плавающий потенциал земли допустим?


Что касается



то пожалуй лучше это оставить на десерт- пока воздержусь от комментариев

Я на это надеюсь, ибо если они даже с этим не справятся - то накой они вообще нужны.



Исходя из вышесказанного автором - я так и не понял где ему рекомендуют таки соединить эти земли - на этой плате или на другой плате уже после разъёма:

Не рекомендации, но разделяли землю платы питания от общей земли (ну как отделяли. Общая точка у земель была - на разъеме). В итоге получалось, что самый верхний слой платы питания - корпусная земля, на разъеме соединенная с землей платы питания. Во всех остальных местах контакта разных земель нет. Просто нужен был контроль возвратных токов и лучшее экранирование (конечно там еще причины были, но умолчим).
Просто там платы были - 2 лопаты 30*20 и 25*17... А прямо над платой питания свч...на расстоянии сантиметра...
ПыСы.
А почему вы не хотите просто питание разводить, как и все, в центральных слоях? В итоге окажется, что питание в самой глубине и о нем можно волноваться куда как меньше)
Да и металлизацию торцов можно провести.
И экраном сверху отполировать, чтобы паранойю успокоить... Но...

https://mipt.ru/drec/upload/73e/vorobushkov...arpgkpldnzz.pdf - может, поможет, куда "копать".
http://www.awrcorp.com/ru - симуляторы, где можно посмотреть, как все будет
http://caxapa.ru/lib/emc_immunity.html - эту статью перечитываю, когда собираюсь что-нить защищенное разводить. Просто и доступно.

И что даст металлизация торцов на DC? В чем глубокий смысл? Поможет от магнитного поля?

"Глубокого" смысла(в смысле эзотерики) нет- но есть практические моменты:

1) не существует "чистых" DC, а если к этому добавить transient current да и переходные процессы вообще, то никакой "постоянки" не будет в помине.

2)если не знакомы с тем как идут линии электромагнитного поля на краях платы (имеется в виду силовые линии соответствующие векторам эм.поля) рекомендую ознакомиться- станет сразу очевидно в чем смысл торцевой металлизации и с этой точки зрения. По схожей причине рекомендую также ознакомиться с теми рекомендации которые говорят о уместности отступа полигона питания от полигона земли "внутрь"(т.е второе перекрывает первое при наложении с запасом).

Это наиболее примитивные моменты- без ухода в SI, термодинамику и пр. Заметьте, даже не озвучиваю тот очевидный факт что на плате есть еще что-то кроме питания DC. Невероятно но факт .

Специально для некоторых особо умных можно было бы провести пару лекций по электродинамике, если в ВУЗе только "проходили", но сначала видимо не мешало бы просто научиться читать... Но это особый талант, его с дипломами не продают, а в гугле днем с огнем не сыскать.

Автору темы - прикиньте геометрию пути тока источник-нагрузка и постарайтесь максимально замкнуть его контур на плате, тогда по крайней мере магнитное поле будет максимально сосредоточенным(полностью скомпенсировать все равно не получится, мы уже пробовали), ну и максимально далеко разнести путь тока и модуль компаса.

да автору нужно было оценить влияние на гироскоп
Для этого вообще в первую. очередь апноты на этот модуль читать нужно, а не искать черную кошку в темной комнате...

Что правда то правда - и вы первый в очереди. Ну может быть второй, сразу после автора темы- но скорее всего первый.



Полностью в сами согласен. Вы кого-то подозреваете или у вас период самокритики?



Это уже потом стало "понятно", точнее говоря- и это тоже.



А между прочим оказалось что лучше прикидывать 16 слойку на 6 слойке, и далее в том же духе.

Для успокоения паранойи, конечно же. Это не считая того, что лишнее экранирование никому не мешает
ПыСы
Таки есть ещё такая классная вещь, как охлаждение. Даже просто вскрытие маски над металлизацией даёт большой эффект (смотрели тепловозором, были в шоке). А если ещё и в торцы... Вообщем, плохо не будет особенно для плат спассивным охлаждением, как у нас

Коллега, пожалуйста поподробнее расскажите какой эффект вы получили.

А то, что у открытой меди и у маски разные коэффициенты отражения и излучения, учитывали?

Мне люди, которые занимаются прецизионными гироскопами, объясняли, что они металлизируют торцы своей 4мм платы с целью выравнивания температурных градиентов. Но никаких чисел не показывали, просто убеждали, что так, мол, грамотнее.

Вообщем, в чем суть. Накрываем часть платы толстым металлическим экраном (фрезированный кусок металла, а не жестяной). Соответственно, пятно контакта экрана и платы вскрываем от маски. вскрытое пространство и часть окружающего прошиты переходными для лучшей теплопередачи и "лучшей земли для"(с).
запускали блок без экранов. Тогда тепловизор только привезли. А у нас, как раз, были проблемы с плисиной, думали из-за перегрева отрубается. Запустили, и поняли, что причина явно в ином)
Вообщем, сейчас цифр сказать не могу. Если будем еще стартовать платы - файлик с тепловизора выведу. Там точное распределение температур будет.
А так - БГА плисина оказалась одним из самых холодным мест на плате. Просто гнала все тепло в плату. А вот вокруг нее...
Другим же самым холодным местом оказались таки вскрытые от маски участки земляных полигонов.
Плата установлена боком. Видимо, конвективными воздушными потоками охлаждались. (а может кто втихую во время эксперимента включал охлаждение... саботажники...)
Разница вроде 5-10 градусов была.

Мы это не учитывали) Помнили, но не учитывали) Так то оно должно в кусок металла гнать, а не в воздух)

Вообщем, добрался до работы
Пускай плата и другая, да и плисины не бга, но суть видно. Другого примера пока нет

Отлично видно влияние вскрытия маски на охлаждение (а также температуру человеческой руки в прохладном помещении...)
Извиняюсь за качество снимка - снимал на инфракрасный тапок
ПыСы Спойлеры не любят меня! Не хочет прятаться, хоть ты тресни...

Меня картинка удивила, предположение: точки с максимальной температурой находятся над самыми узкими дорожками питания. Плату греете проводниками питания.

Там кроме сигнальных 0.1 все максимально широкими плейнами выполнено. Но идея интересная. Вот только как проверить ее?
Левая вернаяя максимальная температура - у блока питания на 15 ватт.
53.59 - ддс, толкающая гиг из себя.
В принципе, когда моделировал в камсоле одну ногу, примерно такую картину и видел, распространения тепла от нее. Возможно и правда...
Тут надо у знающих точно спрашивать) Но мы пришли к выводу, что греет сама микросхема плату, а не плата горячее микросхемы.


ПыСы Как мне кажется, если бы такой огромный нагрев был от плейнов питания - мы бы видели яркие точки переходных отверстий, через которые питание из центральных слоев переходит на верхние. Они то всяко сильнее плейнов бы грелись, не? Или они бы в бок тепло отдавали?

Проверить просто - приклейте на 53,59 пластинку теплопроводника - на него кулер от проца - сфоткайте тепловизором. Если правая часть платы картинку не изменит - я угадал.

В Вашем случае: Представим допустим 6-х слойную плату. GND-Сигнал-5V-3V-Сигнал-GND.

В нашем случае - представим 14 слойную ПП, 6 слоев которой залиты землей)
Если присмотреться к 53.59 можно, пусть и размыто, увидеть кристалл и корпус в котором он стоит.
Эм. Мне сейчас чтобы понять. Как предполагается передача тепла в плате от 53.59 без особого нагрева самой платы, только на близком расстоянии?

А что у вас в топологии под корпусами микросхем ?
Power PAD, прошит переходными ?
теплопроводный клей ?

Можно посмотреть, как греется плата с нижней стороны - если реализован теплоотвод -
максимальная температура будет точно под центрами корпусов микросхем.
Если теплоотвод или клей не предусмотрен - тепло будет сбрасываться через выводы и от них будут греться дорожки
(а не от перегрузки по току).

не очень понял вопрос про близкое расстояние.

Я среагировал на точку 48,25. Снижение температуры 53,59 даст ответ.

----
В нашем случае - представим 14 слойную ПП, 6 слоев которой залиты землей)
----
Если мы вернемся к ЭМИ - в вашем случае GND-12 слоев-GND?

Под пузом большой, прошитый термопад на землю) так что они висят на бооольшом радиаторе)
Завтра посмотрю, вроде делал фотки с другой стороны
ПС
Верхний слой - для близкого растаскивания, чтобы прыгнуть на другой слой - земли нет. А вот сразу под ним - да, сплошной плейн земли. Импеданс тоже желательно ведь выдержать для верхних частей трасс)
УПД
Вообщем, вот с другой стороны.
Соответственно блок питания - справа.
странная зеленая полоса в левой половине платы - просто кабель, висящий в воздухе.
Опять же, все что можно - сажаем на землю.

Неоднократно встречал опровержения этого правила, местами даже говорилось, что это, наоборот, усугубляет ситуацию.

Можно ли увидеть эти опровержения? Был бы рад подробно ознакомиться с ними.

Ну вот, к примеру
http://www.sigrity.com/papers/epep2000/epep_20h.pdf

Есть еще вот такая статья, похоже тут более основательно подошли к вопросу - выводы тоже неоднозначные.
http://www.clemson.edu/ces/cvel/pdf/EMCS01-939.pdf

Только хотел привести эту статью- опередили меня Давайте по-порядку:

1) Сперва обозначим условия применимости данного подхода [1]

This rule of thumb is most effective when the planes are closely spaced together. This further apart the physical distance between planes, as in typical 4-layer PCB stackup, benefit from use of 20-H(or any variation)may not be achieved.

2) При неправильных условиях в самом деле возможен обратный эффект [1]

3) В остатке имеем тот факт что этот подход работает хорошо только для достаточно плотных многослоек, что совершенно логично и понятно [1,2].

Резюмируя- имеет значения не только сам метод, но и каким образом и в каких условиях он применяется(кэп). А испортить можно конечно даже bulletproof design орудуя самым супер-пупер методом- было б желание Поэтому никаких опровержений тут нет и не может быть- есть только предостережение от человеческого наития и глупости.

Вполне может быть. Но мне кажется в плотных многослойках, где полигоны земли и питания очень близко друг к другу, уровень излучения с краев платы и так будет минимален.

Не совсем так мягко говоря, правильнее было бы начать с объекта сравнений. К схожему заключению касательно сравнения можно прийти также исходя из самого факта существования таких подходов к дизайну. Также следует отметить что в тех же прикрепленных документах указанный поход рассмотрен не только в контексте radiation pattern.

Межслойное расстояние в приведенном исследовании составляет 30мил, так что ни о каких "плотных многослойках" речь не идет. А выводы вообще красота - уровень шума в случае применения правила выше, чем без него, но значение это имеет только в случае, когда главным источником шумов является именно плэйн питания. В случае обычных плат об этом можно забыть, там источников шумов хватает, и уж точно не от плэйнов питаний они самые большие.

Перед тем как обозначить всю ущербность этого комментария хочу спросить- на какой конкретный документ из нескольких приведенных вы ссылаетесь по каждому тезису?

Да все исследования ущербны, когда противоречат речам "ядовитого комментатора", к чему детали... Если бы "комментаторы" для начала их читали, то вопрос бы даже не возник, а так да - "не читал, но осуждаю".

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Разумеется мне забавно наблюдать за вашими очередными попытками исказить мои посты- точнее даже не за попытками, а а тем удивительным усердием с которым вы это делаете наравне с аналогичными персонажами. Особенно заострять на этом внимание не стану так как факт передергивания смыслов очевиден любому человеку умеющего читать хотя бы по слогам, вместо этого можно прокомментировать ваш мыслительный продукт следующим образом:



Сперва наперво стоит отметить тот факт, что речь идет об одном из(многих) исследований, которое в свою очередь проводилось с определенным набором исходных данных- в частности со специфическим расстоянием между исследуемыми слоями. Это обстоятельство позднее повлияет на результат в каждом из приведенных исследований- в том числе в том на которое ссылаетесь вы. Все это говорит о том что у данного подхода есть определенные критерии применимости наиболее полно они обозначены в этом и этом документах, которые я же и привел в предыдущих постах абы акцентировать внимание на наличие критериев применимости и отсутствии строгого
опровержения для любого случая или доказательства негативного влияния для любого случая.



Не совсем понято зачем данный факт был выдвинут на первый план- ведь это уже обсуждалось пару постов назад, с подтверждением того что данный негативный эффект действительно имеет место быть в тех случаях когда указанное правило было применено не к месту. Если кто забыл: изначально речь шла о применимости тех или иных методов по контролю ЭМИ на примере 16-слойной платы ТС, в частности пресловутого отступа в 20h. И опираясь на все приведенные документы очевидно что в случае платы ТС , применяя такой метода можно рассчитывать на выигрыш в плане ЭМИ- она идеально подходит под критерии применимости этого метода.

В то же самое время, говоря об общем(вакуумно-сферическом случае)разумеется будет логичным шагом обозначить сперва наперво наличие или отсутствие критериев применимости данного метода, прежде чем использовать его везде куда только дотянуться руки. В данной же теме напоминаю речь идет о конкретном случае.



Что такое "обычные платы", что там за источники шумов и что там "не от плэйнов питаний они самые большие"(т.е кто это- они)?



Собственно с этого момента, обозначив необходимые тезисы чуть выше, можно и прокомментировать пресловутую ущербность вашего комментария- а заключается она в следующем: вы в очередной раз в весьма претенциозной форме пытаетесь опровергнуть ту или иную информацию приводя в качестве контраргумента максимально кастрированный и вырванный из контекста набор фактов, который сам по себе может быть вполне отличен от фантазий, но имеет сильную привязку к реалиям в которых эти самые факты подвергались наблюдению и исследованиям. Говоря "в очередной раз" я подразумеваю не только темы похожую на эту, но и ваши многочисленные камингатуы в ветке обсуждения Altium Designer-а: вы разумеется вполне вправе так поступать- давать этому оценку и уж тем более диагноз как обычно это делаете вы мне не сильно интересно, но вот обозначить суть некоторых ваших комментариев как например в этом посте считаю вполне уместным, тем более если речь идет о приписывании мне высказываний которых никогда не было.

В плане уменьшения магнитного поля это, имхо, ничем не поможет. Магнитное поле - самое противное, слабо экранируется.. До насыщения магнитопроводов.

У любого тока всегда есть контур, петля. И у этой петли есть индуктивность - коэффициент, показывающий какое магнитное поле можно возбудить этим током. И этот коэффициент зависит от конструкции.

Если конкретнее - погуглите магнитное поле коаксиального кабеля.

Послойно:
GND
+5V
GND

И по краям сшить полигоны земли большим количеством переходных отверстий.


При этом останутся петли токов, которые проходят через выводы элементов.