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地分割实例---请高手分析

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1#
发表于 2010-8-22 13:48 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 shark4685 于 2010-8-30 13:34 编辑 ; b, K  ]) w7 v9 i2 T9 f

* D( g- z! ^( [' e" A+ G0 `地分割实例---请高手分析3 L: u& h. H% ^0 A
先进行系统分明:该产品为GPS接收模块,其中有RF信号,频率1.5G,接收灵敏度-15dBm,对噪声很敏感。所以要处理好噪声干扰。电源为一LDO,数据部分为ARM7,频率不算高,50M左右。) h1 G( Y" M# ~9 r7 ?

. F6 \0 l# m8 d2 Y  k第一幅图:GPS不分割.JPG :为RF地与电源地不分割的情况,我偏向于这种,地平面的完整性最好。当然这种情况可能会出现数据部分(Power GND)对RF信号的干扰,主要是通过地噪声进行干扰。# T& i2 J# o, |8 V- @1 n, Q7 o
0 a" Q9 d3 H' n; N$ c' F! J: l) D
第二幅图:分割地1.JPG:其中的一种分割方案,相信很多人都会这么做,在TOP层进行RFGND,数字GND,第二层为地,未作分割,第三层为VDD电源层,未作分割,第四层为GND,未作分割。我以前是这么干的,不过现在想想有一个问题,虽然TOP作了地分割,但是第二层地,第四层都没作分割,那么第一层分割有意义吗?数字部分的噪声还不是会通过第二层和第四的层的地进入RF_GND部分对RF干扰吗?真不知道这样的分割有什么意思。3 B9 i0 r/ h3 L; n$ M
4 k) N; N2 S. ~& k9 G  n4 C
第三幅,第四幅:GPS地分割2.JPG GPS地分割2——1.JPG,从图上可以看出,每层的地都作了分割,并桥的位置在同一位置,电源层是个完整的。不过有个问题不明白,有人说地噪声会通过电源与地平面进入到地层,这样不还是有问题吗?3 r  v) T2 t# ~7 U8 g
3 e! d2 ~# u  ?3 q* G) Z
想请高手们帮我分析,地应该怎么分割才合理?

GPS不分割.JPG (68.31 KB, 下载次数: 3)

GPS地不分割

GPS地不分割

分割地1.JPG (76.5 KB, 下载次数: 2)

分割地1

分割地1

GPS地分割2.JPG (81.01 KB, 下载次数: 3)

GPS地分割2

GPS地分割2

GPS地分割2——1.JPG (75.42 KB, 下载次数: 3)

GPS地分割2-1

GPS地分割2-1

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2#
 楼主| 发表于 2010-8-22 20:35 | 只看该作者
期待高手分析!

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3#
发表于 2010-8-23 08:52 | 只看该作者
"接收灵敏度-15dBm"接收灵敏度-15dBm,这里是否有误,是否应为-150dBm?

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4#
发表于 2010-8-23 09:53 | 只看该作者
我先来说下楼主问的问题,理清思路后,再来说说我的观点:, K% D: i: d, ^. i
0 Z6 G0 f4 P+ F4 f! x1 r8 m. |7 ^+ D* J
问题:+ ~/ x2 j# G+ A' Z9 x2 B8 t! W! x
1.现在确定数字部分和电源部分(pwm)会影响高频RF信号有影响,楼主也知道要通过分割地的方式,通过单点接地或多点接地来解决这个问题.6 n  U5 S! G) I5 i1 h

2 Y6 Q# P( @) `) P  J3 \( n  现在关键是要怎么分???2 Y; w5 W: I$ j5 K. g! G* J+ w

+ O" z1 t# P- x( q8 Y+ D7 M8 o2.楼主要在保证地平面完整的情况下,对上面的一系列地做分割,并列出了3种方式,来讨论那种方式最好???
% I' F8 ]9 K) ^* }; e3 }" x$ m) ]& V. r
观点:
8 B. ^" w- H2 d( A% d- h先来弄清楚一个概念/ S" f, M; Q4 y* |+ O3 F

/ x# i- u/ Q* G! O# m& V( }6 a1.回流路径的概念  K9 ]( N2 N6 k' m3 U$ K( i& ^1 D

- t) q: X! W  Z! D/ w$ M(1)信号回流要想从电源层回到地,最近的通道就是电源和地之间的电容。2 G. Q/ r  M4 u% W6 C& W7 E" P9 k
(2)要是它同一层的旁边有敷铜为GND,信号会选择GND为回流路径。
  K& {, q4 z6 Y9 k# L3 Z信号回流的原则:高速信号永远选择阻抗最小的路径回流。5 C  c  A% y/ G  e

& N( F( y# F; S# u: c楼主所说的Top层的地,和第二层的地就是上面信号的2种回流路径.但是对于高速的数字信号来说:( }- ^  Z$ Z# f8 V2 N: h
信号会选择阻抗最小的路径,板间电容对于高速信号是通路,而旁边敷铜GND在高速情况下呈感性,阻抗
6 S# a# V' k5 ?! A1 z相对于板间电容来说比较大,所有高速信号一般都是通过相邻层的地平面回流.(不排除会有一小部分低速信号通过旁边敷铜GND回流).
2 x$ |1 b2 ~( i' K( F( I5 S3 b8 g3 K! ?( h8 M% N
弄清楚了回流信号的路径,问题就好解决了.2 \. d1 m4 C) e/ l2 [. ?! k

2 s3 h- M6 T  S/ M我们通过设计,让RF信号的地远离这个回流的地,再通磁珠或0ohm电阻,将这2个地连接起来(保证地平面完整).
) X1 t- z4 k, [) T/ M& Y! u6 {$ s& g
解决办法:
& w3 h" D" P$ k
( J$ p# p: Q1 d% F+ q: Z1.可以确定高速信号是肯定存在的,那先把高速信号的邻近层的地做分割,在合适的地方采取单点或多点接地,) \5 |4 ~1 u  M/ q9 N
   这样既避免了干扰,又保证了地平面的完整性.
/ v: a/ e3 W8 \- x2 ^8 c$ k# E- K- R1 X; T
2.对于表层的地.最好也能保证RF的信号的地与数字地的分开.因为高频模拟的RF信号很容易受到干扰,他们包地通常是为了3 W$ [* `: Q3 O3 F
  保护他们不受干扰.所以表层的高速信号包地,往往是EMC方面的要求.' A. d/ k3 X2 _1 |6 C  Y

+ L, I# \8 l" f( c7 G( M以上的观点,希望对楼主有所帮助!" A; D( I3 A- h

& a! p3 J' a' a' J2 ^

评分

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5#
发表于 2010-8-23 11:48 | 只看该作者
讲的很透彻啊,学习啦,

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6#
 楼主| 发表于 2010-8-23 12:27 | 只看该作者
回复 3# stupid
* x  V/ v$ _$ i# \( t  |: W4 f3 R; |* `/ ~' N

! _: w1 `; ]1 t% l% B0 o. j: u    是的,是-150dBm。 不好意思,笔误

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7#
 楼主| 发表于 2010-8-23 12:49 | 只看该作者
回复 4# shark4685 5 t# d& [' S7 ~$ f6 P9 F- D# i1 {

6 ^; Y4 g! I8 \* n$ o% `4 k7 l谢谢shark4685 精彩的解说。

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8#
发表于 2010-8-26 15:26 | 只看该作者
割地有点迷糊

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9#
发表于 2010-8-28 11:54 | 只看该作者
看了shark4685版主的解说,有2个地方不明白
3 [1 ~% N* Y* ?# @+ K! B/ L一,个人对shark4685所说的回流路径的概念的理解,顶层或底层的高速信号电流直接进入相邻层的地,而不会通过信号所在的层的敷铜进入相邻层的地。那么信号电流直接进入相邻层的地后再流到哪里去呢?对一块pcb来说,电源和地总是在顶层或底层的焊盘上的吧。
' m0 f% U9 U, f4 ^: |1.回流路径的概念
8 x, _/ D) @; ?  C(1)信号回流要想从电源层回到地,最近的通道就是电源和地之间的电容。/ J4 Y' R! ]5 L
(2)要是它同一层的旁边有敷铜为GND,信号会选择GND为回流路径。
% N; A* f7 C2 y( F4 B/ z4 ?信号回流的原则:高速信号永远选择阻抗最小的路径回流。
  s& u) }* K6 A3 V0 Q5 W二,我们通过设计,让RF信号的地远离这个回流的地,再通磁珠或0ohm电阻,将这2个地连接起来(保证地平面完整).0 P/ h: k. ?; q- D! \5 p) j
让RF信号的地远离这个回流的地是不是指的POWER GND?

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10#
发表于 2010-8-30 08:55 | 只看该作者
本帖最后由 shark4685 于 2010-8-30 08:58 编辑 3 t% x  b( a. K, T+ j+ Z4 C1 ^. @

' U; g+ t3 \/ F5 A. k第一个问题:信号回流到地平面后,会使得地平面引起纹波(纹波是电源的概念,此处想不出个更好的词表达).导致地平面不是稳定在OV,如果模拟数字共地的话,此纹波会通过同样的路径影响模拟信号.至于你说的一定会回流到pad上,不能说你错,只能说在高速情况下,请忘记"地"的概念.
; ^& e# p+ \7 n( T
) F: y1 i0 I( l* c' L7 f: Y第二个问题.RF信号是高频的模拟信号,容易受平面层的影响(包括电源跟地),远离或分开都是解决问题的很好的办法.

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11#
发表于 2010-8-30 11:52 | 只看该作者
地分割实例---请高手分析- o) V/ F; L- H9 V  [$ [
先进行系统分明:该产品为GPS接收模块,其中有RF信号,频率1.5G,接收灵敏度-15dB ...  n: E* G/ i/ h9 k2 v  A' s
Dandy_15 发表于 2010-8-22 13:48

& k  f6 P. S: b2 A0 q. s; a# z( G4 ~: R6 s* U
; }( z' {, Z% `6 p* z8 Q  l. v
    比较bs问问题贴附件还设阅读权限,只能靠文字来yy你的几幅图的内容。。。。。2 F% W8 D0 `, G! h$ {
你要清楚的是,绝对的排除干扰是不可能的,在高频情况下,除非你设计两块板子或者离的老远老远。1 u) K6 [" B  c0 ~6 Y8 F) q
top层分割、下面层不分割,虽然对RF/数字的SSN隔离不是最佳方案,但对整体板子的设计或许是最佳方案,看你的板子了。top层分割已经引导回流的路径沿着分割后的地走了,所以即使下面层不分割,可能也问题不大。就像黄河与长江终究要百川归海,但在国内,他们是隔开了。黄河是黄河,长江是长江

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12#
发表于 2010-8-30 12:52 | 只看该作者
搬个凳子继续听高手讲解

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13#
发表于 2010-8-30 13:36 | 只看该作者
比较bs问问题贴附件还设阅读权限,只能靠文字来yy你的几幅图的内容。。。。。
2 m5 ]; P8 v0 q( g- K9 u/ v( v你要清楚的是,绝 ...
1 z) r# \# N8 ~gonethewind 发表于 2010-8-30 11:52
6 ~& C. z2 |) h
3 ^6 e- {; B# `+ B
3 l# ^2 G1 f  {+ ^9 {
    单凭文字你能YY图,看来YY的功底还不错!!估计是经常锻炼出来的! / U4 w: q$ O  y& J. u

8 x- V2 l/ }) y6 y    阅读权限已经修改!

该用户从未签到

14#
发表于 2010-8-30 14:53 | 只看该作者
单凭文字你能YY图,看来YY的功底还不错!!估计是经常锻炼出来的! 3 u5 t( M9 y/ a( K1 B% W5 C
, O  B; U9 G0 d5 c' \1 ~& ]0 n
    阅读权限已经修改!* n4 z* i/ Q! b1 X9 d- j3 N
shark4685 发表于 2010-8-30 13:36

, q2 a, w0 g) Q/ N/ d0 F5 }
/ w9 Z4 }0 h# o" {  d菜鸟一个。从图来看,只分割top层应该问题不大。

该用户从未签到

15#
 楼主| 发表于 2010-8-30 17:56 | 只看该作者
我觉得应该分析一下干扰从哪里来,是什么性质?通过什么路径,去干扰谁,通过什么方式,把这些分析透了,问题也就也解决了。
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