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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 |+ Q% k" t: p: i3 l

5 ^( z$ n* z' R6 [+ p; z* s5 y6 O/ k地分割实例---请高手分析
' N) _; h3 V3 {# C4 K% F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。
4 Y, i. t4 @: }, p+ p# }8 P# i4 \0 X- ]6 |1 X
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。# b+ L* w6 X5 O! F

7 B7 M' d8 x& V" ~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。9 w0 e- a$ h7 j1 l5 o) g( ~

% d# ?7 x5 F3 F0 i; M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?: L* O0 G, I5 n  w6 k
9 ]8 E# W( n* [
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: 5)

GPS地不分割

GPS地不分割

分割地1.JPG (76.5 KB, 下载次数: 4)

分割地1

分割地1

GPS地分割2.JPG (81.01 KB, 下载次数: 5)

GPS地分割2

GPS地分割2

GPS地分割2——1.JPG (75.42 KB, 下载次数: 5)

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:3 V3 V1 A  T& @5 X
) h: P& ?! [. F
问题:
: |; b& s- m* b, ^% b3 ]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.2 j& _1 t5 k% P; R+ G* K$ d

+ F  y& k! }. K2 D3 g7 k/ M  现在关键是要怎么分???8 t7 h' m" @1 h
! k" D4 v/ G' {
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???3 {. H2 H; ?  Y% ^  \& n
5 V4 c7 d8 L* s4 e4 k) U1 o& B: i
观点:
2 B" s. T/ E7 A) q7 {先来弄清楚一个概念
9 a0 q& J) S* z/ s: I. f9 m: q7 j" d$ u, i* g# ]
1.回流路径的概念
: T0 n) O5 Q' E, k3 c- k3 b+ G' E5 h- ]" k
(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。
( S$ j5 a. J% G+ i- K* P/ F3 i  @8 }(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。& O2 y- |! Y2 r1 e7 C9 F6 v7 e
信号回流的原则:高速信号永远选择阻抗最小的路径回流。; M5 l& s# j; u

, A& A; N& q9 A& c" A$ m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:8 D1 m3 |6 u% X- N; o
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
& _; c" L2 S3 N$ U, `7 R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)." y/ ^3 a- Q! s5 M6 @8 @, G

% d/ E* U0 {& A. k# l弄清楚了回流信号的路径,问题就好解决了.
$ i: y! _# Z6 U9 Z# f
- R; S6 L8 H; K. I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)./ }" z( D7 Q# d5 G

- J1 y# j) E: P" r; C" n解决办法:
; e1 x. M; M9 ?4 i1 j0 p3 k' O# s( L; h2 Z! g/ M) K+ k
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,
4 W, I  O( H, Z5 @) b   这样既避免了干扰,又保证了地平面的完整性.+ t  D1 I0 e2 ?  p

* B- g% D5 S, H' R$ D6 U$ Q2.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
& @  s4 e7 T1 d; O! p+ q; x  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.
8 J$ [; Z) ^1 |0 w0 L7 H" _  K3 O, ~! w: ]- K
以上的观点,希望对楼主有所帮助!
6 @" ~4 h/ l( F  Q! Z# D: v8 O! N0 i/ Z1 R( c6 B; [

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stupid + 10 热心讲解

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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 6 d$ c0 u% [* Y  z

( i1 h5 U" W; [4 m( C6 y% @9 G& d8 B; s: v# u! |# f$ ]
    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 ; R% R; }$ Y) k7 u7 S$ o- _- R+ d

  d# w$ m, [! f/ q9 b! `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+ {( M0 J+ \1 n( n* ^4 d' e
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。
( x/ V* Y/ ?6 E1.回流路径的概念+ i; y2 e) ~" r+ F$ D9 U: X
(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。
. Z1 o+ Z- L; A* [" P& b" h(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。! z* y. {. A- |7 C) n+ w6 B- {
信号回流的原则:高速信号永远选择阻抗最小的路径回流。$ F: W2 g7 b2 g/ j2 t: b% y
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).9 D" y! g7 J6 @' a3 f7 V3 R% z
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
% h: {4 B! l# I; W# Y) u7 Y! r: q4 M1 {/ F9 A1 ]8 ?
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.
7 x* B) o/ _8 L: l
* X, v2 ]- X. o- d, g7 ~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* X0 L7 w# S1 N  p
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 ...
% j! n- {) b+ o3 L& `" eDandy_15 发表于 2010-8-22 13:48
* T; u; O2 a8 u; A2 |% H

- l; E& n, W/ w# y* `! O# r- k& L7 W3 t+ g$ r, _
    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。。。。。$ L- e1 Y3 R' i% e6 B( D9 e
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。* u  e! K% |, Y, E
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。。。。。+ l( p$ S  Q$ s3 |; H
你要清楚的是,绝 ..." f5 `6 s, i, G) n; D
gonethewind 发表于 2010-8-30 11:52
' o/ m& z1 V/ P. v' k- n

' `" \" d) C- `+ D. s2 m7 B; B: R: j' j# 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!
- `% p# |! m, u4 p2 [- R, M% k5 H% g
    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!
7 i$ ?/ P+ I( M+ v2 L
$ o0 P6 ], N; B7 ~; f' d$ n9 G  ]- }    阅读权限已经修改!
% ~+ y0 Z; ~# V+ s; E& R/ oshark4685 发表于 2010-8-30 13:36

: k& `1 g3 ~7 @% o7 ~' v# i' H+ J, t$ A7 J' U2 K% u
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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