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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 1 I2 T' K& y) X+ @

% @8 Q# {( p( q$ p! |+ Q" M地分割实例---请高手分析
& K* G& X5 k$ P( [. 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-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。" {( V8 W. X/ H; C
8 C3 c# B, |+ K) s1 c. N+ J9 ~4 G6 D
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。
3 l; O2 |; L( S; ~2 t# f. U9 U1 u& ?. t; ~, O3 L' J' J9 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。
2 t& h% I: [# p9 w) V2 {
# Z  l- q+ ~) }9 S& e5 \6 O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?
4 w1 j1 L$ t1 H5 T2 j9 L; i* f; R/ A. C7 B- b- K9 d! y. K" {% f
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:6 f6 \0 _7 n  `
5 b3 I  f+ c4 b+ ?9 f3 |
问题:# ^# Z! g. m+ H; a+ f
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.) J* n9 [% Y" k3 m) {' J
  ?* p5 p9 m) B
  现在关键是要怎么分???
5 W, f3 M$ `8 b/ R* R0 _7 _
7 }2 U) h% v0 n  O. @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???* f* b+ m# [+ j$ l5 p9 e" ]
4 d( G5 B  a+ \" C4 k3 V
观点:
# ^5 s  G$ q" @" {8 p5 U7 Z先来弄清楚一个概念' r1 \4 S* Z% ^' S. p9 ^
! |; ?8 c& K7 |8 x$ W
1.回流路径的概念4 ^- J( R' f( \" {

' D" i% k7 K1 Y  t# L9 Q6 d(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。
3 W. y7 c: C/ X6 o5 T0 _(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。7 L0 {2 J5 \# a7 w8 e8 _6 a$ j" T
信号回流的原则:高速信号永远选择阻抗最小的路径回流。; j6 D8 K4 ~8 @9 S# H
8 o0 D( h4 P7 ?8 N' g7 B# B! n
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:. ]0 p, }& ]( L( t0 g  G! F
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 C8 ~2 a# v8 I) O; z) [. V" d4 Q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).
7 t7 k- H  O2 a7 z# z/ _
/ i1 e' f% ~' I$ Q. o& P5 K弄清楚了回流信号的路径,问题就好解决了.
- o+ e+ j' J% E# F
) x6 n) t. z/ p# z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).# m$ R# K7 C! P, U  i' a+ Q* b

8 I: [6 ~) m" b9 W: B, a) y1 b& c解决办法:
& z6 d' f' v0 @
: g2 [" C( g4 B. l/ G! [- _! ^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,' l4 Z8 g; ~, S- ?& I2 }
   这样既避免了干扰,又保证了地平面的完整性.  g/ U8 P5 {+ i- _' t5 t

) U2 |: a2 Q4 ~6 r# o. B$ F2.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
# b# x. R$ t' W3 i3 I6 {: 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.6 [1 P. j4 t' w' t/ a$ C

* i! d8 G1 u4 D% G' y以上的观点,希望对楼主有所帮助!
8 P+ ~. N4 c: |; f% Z( ?1 M8 k$ F$ U; K! w$ |

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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 + v9 i: A% p+ V' \8 I) m& M4 K" ~
# i: l" L+ o. i# l( {. v; ?

" p' q9 E$ [2 I/ M    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
1 x. \' T9 l6 y: Z: x# o& n0 W
: m4 d& ^" b2 x. P8 A. Y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9 E7 c7 k2 V6 i( X2 o
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。
. _( c, h  {, A2 Y1.回流路径的概念
. |* v1 U; L' }2 ]% {* s' M" b(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。
" C1 \. k: A4 g4 _$ c8 i(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。( w" l, o" q, u( d3 n0 I
信号回流的原则:高速信号永远选择阻抗最小的路径回流。
" H/ P+ ?1 y1 l. @/ f, F9 r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# |6 ^! n2 N. `* b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
* _9 U  Y8 A1 O8 o9 L9 A; @9 ^
. G; i% H) C2 I6 T5 d' a6 I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.
$ P3 m  P7 Q  d  N9 _+ `4 `5 b# y+ A4 o+ c, S; L/ Q
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
- Q$ V; {* ~3 V8 ]7 C+ G; i7 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 ...
3 P6 @# x2 K& Q: ?( x+ zDandy_15 发表于 2010-8-22 13:48

- f; d- h7 |! Z) h  @$ n% n1 ?1 q% L$ J% a

. S/ g( `( {& X8 l0 w. V5 l    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。。。。。& f+ U! T  k4 f( q; j; B
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。
: z) C( l( Z9 g; x/ K1 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。。。。。
6 N! X' V' S9 u6 u+ |你要清楚的是,绝 ...6 `9 k* \9 F9 T1 @% |1 r3 Z8 L
gonethewind 发表于 2010-8-30 11:52

" n, N2 Y- f( A0 T( @5 p' {6 b# g& F1 ?  O4 V# `, X4 C

" n) Y# Y- Z4 ?" N! n    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! * E1 o4 {- e4 z! x6 W( A
! F. K  \# x" }9 Y) Y) F
    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!   A6 X1 ]8 [! x/ u. P$ Q9 ?
) B: l( K& r5 I3 [$ T
    阅读权限已经修改!0 }6 z9 }1 u: z0 |! W% \
shark4685 发表于 2010-8-30 13:36
) H: i. t8 U4 b$ M  N: B7 |

  S2 L9 l' R: z2 l$ z' J  F; |. [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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