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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
! }7 v* S  B0 h$ I" C$ Z( `8 z0 l& X0 |9 c
地分割实例---请高手分析
1 x* B% z" K; r8 `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。9 M( I3 _+ T4 ]* Y0 T9 Z5 O

5 P7 y0 o$ ], O! k6 }0 b. L. g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。- N/ F) c4 y3 b$ J- O* Z: p# \

2 b9 k8 ^4 C2 I2 k  T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。- n; c, B! X2 a  M, u7 i! w

. N$ h% S' C/ e3 O. T# l3 M6 r0 X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?
( P) @0 R( {( e( s& I6 n. r# P# k  I3 p9 s' `" t& D- c6 K
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: 4)

GPS地不分割

GPS地不分割

分割地1.JPG (76.5 KB, 下载次数: 3)

分割地1

分割地1

GPS地分割2.JPG (81.01 KB, 下载次数: 4)

GPS地分割2

GPS地分割2

GPS地分割2——1.JPG (75.42 KB, 下载次数: 4)

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:
8 |9 R& D  W) W5 d/ C
6 N! n+ N: A; h/ K5 x# k& q" x问题:
5 G/ q  G: s8 b1 d; v1.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.
2 g' R  T. p1 U& d4 ~- [3 k0 J0 w4 r) g
/ d4 Z9 p% o) @; c/ p  现在关键是要怎么分???
6 c! p) F6 ?# K7 E" v2 w
/ W( d  D  A$ h, u; [2.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???
9 T2 t+ G  F7 [9 S- u' O5 i+ |6 c7 O3 t, \* `
观点:
! y" b- B3 }2 Y, ^1 k先来弄清楚一个概念% b$ O. \- K6 Z, s% X4 r( j

" H0 ?  _* ]% Z! j" I1.回流路径的概念
% @& U4 k5 L+ u. Q  ]7 O
6 Q: v. v; I" E) I( g3 e; F$ N( j(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。/ E# |9 a  }5 {
(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。$ \: |/ V3 U- d4 m  l5 `  m
信号回流的原则:高速信号永远选择阻抗最小的路径回流。. I+ k- f  ^& B/ ?

% Q4 u& `& A6 Z, I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:/ o+ z# y% L, g2 R. I
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9 T  C; ]/ t  v8 i# L
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).
# N. ]9 \0 E, L) l- O# Y: [  t- T
% N0 {4 T* O5 ~  A. H弄清楚了回流信号的路径,问题就好解决了.
& S' C( O- t# X4 Z# |, T2 x3 \! g- S! n$ u) V$ {7 @- [3 {
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).8 k" X, o0 e5 G% H9 l1 V, r

: X4 `6 M3 Q! p# k: K8 \( m, }解决办法:
: [7 L* v. ]! ~. ^) u, V' k
' ^( s: d' r4 x7 E, H5 I3 p6 W; y% ~1.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,
  h9 j7 J9 M% t! d( W$ \" H   这样既避免了干扰,又保证了地平面的完整性.7 N$ U6 h# H0 a5 o7 q
- B- x% k1 c0 i% z+ N! A4 u$ `7 [
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
" \  p; i& y4 u1 ]  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.% }( e0 o' ?+ n7 ?/ _
# H1 X& Y# e* a6 S# ^9 C$ B
以上的观点,希望对楼主有所帮助!) {& X- J8 y; k& W0 t) s
9 V# N+ r# o0 F- F

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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 5 l: S" F! L# y' W" Y% H: o
! ^8 i7 K9 q7 k9 N

5 Y1 |) v& c0 o: `! p* Z    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
) z* N  w  p" ^5 H: J
1 ?. s2 ?+ m4 f( A& G# U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
% r6 A  I7 V2 T7 J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。+ H! M- B8 S5 N# _' e- n
1.回流路径的概念9 T- q6 r% g  W6 l' ?3 o3 y' x- x7 e
(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。
+ x, T( ?- y( K* F+ A7 n% |; 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。: r$ p- B( G- y* H9 }) P
信号回流的原则:高速信号永远选择阻抗最小的路径回流。/ P& F; e0 s, k) x2 t* T
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).& B* }) B/ e* ]$ d9 ]5 k4 v) f
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
- R' C, I& i' |. u  x  C4 u( k
9 S  W7 ^- }! G, l  s: m8 \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.& m9 E4 V" W, g

1 T. D1 y! ^5 i: J' k9 S7 s  W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
' e7 w. r6 j/ ^2 E9 u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 ...
7 |. G+ C7 m" p8 k4 y' PDandy_15 发表于 2010-8-22 13:48
! C4 ?, ~; ?% c8 W+ I
% t* t+ P2 i+ e, r! c6 U7 h

7 W* B( Q) q: L+ h$ V- P7 b    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。。。。。7 I' n7 {" h5 D: }( G, X
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。
' b2 _+ a& a; `' n, F; Utop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。。。。。
/ i, I' t! l' G; A" M3 T你要清楚的是,绝 ...
" O- D. u9 S6 ]- Z8 Hgonethewind 发表于 2010-8-30 11:52

1 |6 z" \  t) {( A. Y
" d/ y: B$ C& c* P3 z
9 @' w- E6 ~" ^2 U    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! % G3 Z- v! m8 l- J
% A% D5 I6 j% s8 [9 q' d
    阅读权限已经修改!

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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! & G2 _$ l- ^9 c2 i% U

' N4 `2 ]6 X$ l! y' C/ r, J! {* W    阅读权限已经修改!
( ~, j6 @! S7 g% Dshark4685 发表于 2010-8-30 13:36

6 T3 E- K# g% Q0 w% a8 S
; w  s' A$ m, y菜鸟一个。从图来看,只分割top层应该问题不大。

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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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