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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 P1 a1 N& J4 U( a# D6 ^8 `- |- ]1 g5 t7 U; Q& p3 F$ u
地分割实例---请高手分析) H% q5 k5 W7 `# 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。: A& T5 r5 Q+ }# f& h7 p( V
  S- \. N, S' s# _/ 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。, Y4 L: @( z& b$ n
& C1 f2 ^! g. Y* k' J
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。( K) p) x* J  g

1 h4 G1 e8 k% 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?" p( T# o0 ?1 Z, z' B
/ I, F( z  Z( p6 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: 6)

GPS地不分割

GPS地不分割

分割地1.JPG (76.5 KB, 下载次数: 5)

分割地1

分割地1

GPS地分割2.JPG (81.01 KB, 下载次数: 6)

GPS地分割2

GPS地分割2

GPS地分割2——1.JPG (75.42 KB, 下载次数: 6)

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:
1 O& R7 T1 g) w4 X# j9 o3 `/ l; y/ v3 r
问题:4 m( ]& x7 \/ G% W) w
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.  c- e9 G6 `+ b: j

  I& q: U* \8 o$ w0 [) i$ j  现在关键是要怎么分???2 O+ A' u9 B5 D/ S9 ?' q

6 Y' |8 W% k: Q3 O" d4 d2.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???8 g5 ?7 ^6 D# P3 h* M2 `7 ]" t% P) e
  p6 O+ N& o: ?6 r: e2 G0 w3 ~
观点:
7 o/ }4 x6 J3 @1 d先来弄清楚一个概念, f: m9 Z. G9 D$ S
( e( P% T  e) l, Z' q+ k
1.回流路径的概念
4 @4 m0 F) {: V2 H& }# o
, f9 A2 i; I- W! I6 w(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。
! [& g/ G. H% j! h: e5 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。
6 ]( w8 f# r% u7 P% R" 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。; w: B% o1 m) S* a
! i$ G6 V7 `# a
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:
: `4 _7 t9 E( K' z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" i( a: {2 d2 j  m8 u: G
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).
& i$ G! X- t% ~) u9 l- l. h7 U2 H" d5 V8 L9 d; \" r
弄清楚了回流信号的路径,问题就好解决了.
0 j+ u# A4 x8 c6 F/ Z  A2 g6 U) }$ q( Y! [5 M$ P1 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).+ t- V6 ~8 ^5 g" Q

  ]& q1 ]0 \; p9 y解决办法:
, t* D/ \; h  v! T
: Y( b. C  Z" s, q+ m$ s1.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,! k1 m! s! g1 _
   这样既避免了干扰,又保证了地平面的完整性.
8 W- t, C- Q7 g) t
* Z( @# [! F0 H' l8 {! D/ V2.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0 D1 c0 P8 g) D- B$ d
  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." s) g9 y7 S0 P2 [8 q
% ~' Z9 h' @3 ?' v. L6 E  U6 ^) |. P
以上的观点,希望对楼主有所帮助!
+ Z, k8 q$ s5 X; ~4 C" i/ {: h/ P+ `# ?" B+ u. ]- m

评分

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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
$ f7 Z" P# A. t5 }
! Z0 Y" m3 F$ l9 o& G+ J3 G8 q/ Y+ ?' J- f8 Q6 e. X. G
    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
* c. ~' B5 v; i2 `; I" v' Z, y! l& Q4 X
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
/ [# k; K; R) d6 e( t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  t# y+ D9 D1.回流路径的概念
% r/ k7 ?# I2 k3 A) j9 K5 X* Q9 `(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) K0 a' Z, e: Q7 K2 x. n
(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。4 D; T. p' w& a
信号回流的原则:高速信号永远选择阻抗最小的路径回流。! r8 x7 D7 g9 F* n9 ?& l
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).
7 }' i% @7 O0 }/ d6 i) c( 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
0 {2 }' f4 ^/ k6 K. V, V) L  P$ }+ M* E7 d; \, }, i* U% f
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.
  W3 }, N8 ~$ }1 j
0 g7 K% H0 M$ w- E: 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4 o/ I) _2 f5 O
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 ...1 E9 |# \6 o3 S  a4 |  B: u5 _
Dandy_15 发表于 2010-8-22 13:48
8 v8 _2 l% B! _  O
0 Z8 M; y: D% |
! q0 E9 E. i6 ?! n4 O8 z5 d
    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。。。。。  l4 v& u, @3 I. `. X; {+ j) L
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。
, R$ L, d, ]7 F, Jtop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。。。。。0 T3 C  H# S- A8 }4 b- U( t( n
你要清楚的是,绝 ...3 V6 M8 i( m" ]! e$ I
gonethewind 发表于 2010-8-30 11:52

* q% e2 _' E9 p  [
" r* f: x: R) N# o+ g, c$ @; {& ?7 E
    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!
0 w5 r% W" K8 H  g
7 `( M( r. O; O! 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! 7 v, Y. C1 N# [0 _5 x# q' q9 ^" A
1 w/ C, q4 f( H; Z6 X/ U( m2 l4 q  k
    阅读权限已经修改!" S9 v4 F* G: _2 t
shark4685 发表于 2010-8-30 13:36
. L# C* i' l) j# ^- e
% |8 f; r% q; y! s9 ]; h7 {
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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