Ist dieses Layout jemals sinnvoll?

Nehmen wir an, ich habe eine Ausgangsleistung und möchte damit einen Vin-Chip versorgen. Aber nehmen wir an, es sind ein paar verschiedene digitale Vccs auf dem Chip, die ich mit Strom versorgen möchte, wie eine Schiene für einen LO, eine Schiene für ein Radio, eine Schiene für etwas anderes Digitales ... was auch immer.

Wenn also die endgültige Ausgabe der Stromversorgungsstufe, bevor sie zum Chip gelangt, eine Induktivität ist (wie zum Beispiel L1), und mein Plan ist, die Leistung im Chip so rauschfrei wie möglich zu halten, damit dies nicht der Fall ist sich gegenseitig stören, macht das Sinn?

Ich würde denken, dass dies sinnlos ist und wenig zur Trennung von Rauschen und Interferenzen beiträgt. Ich würde denken, Sie sollten es so machen:

Bin ich richtig und gibt es einen Vor- oder Nachteil gegenüber dem anderen?

Vielen Dank.

EDIT: Bitte entschuldigen Sie mein Modell-Layout ... Es gibt, wie es sein sollte, einen Bypass-Kondensator am Ausgang des Induktors gegen Masse ... Meine Frage bezieht sich mehr auf die Spuren, die von den Pads kommen. Ich sollte auch das richtige Kondensator-Artwork haben ... Ich versichere Ihnen, es ist im echten Design vorhanden.

Meine Antwort geht zunächst von folgenden Annahmen aus:

1. Der Induktor ist eigentlich nur ein Platzhalter für den Ausgang eines DC / DC-Wandlers (ich würde einen Abwärtswandler annehmen, obwohl es keine Rolle spielt, welche Topologie).

2. Ihre eigentliche Frage ist, wie Sie jeden der 3 verschiedenen Stromeingänge richtig entkoppeln können und sie verschiedene Aspekte des Chips (digital und analog usw.) versorgen, wenn das Netzteil ungefähr so ​​weit oder weiter entfernt ist. Sie fragen hauptsächlich nach dem Trace-Layout, weil Sie glauben, dass dies in diesem Fall wichtig ist.

3. Sie haben Ihre Gründe für den Abstand zwischen dem Netzteilausgang und dem Chip. Vielleicht hoffen Sie, dies zu vermeiden, weil Sie befürchten, Geräusche von abgestrahlten elektromagnetischen Störungen aufzunehmen, die jeder Schaltwandler bis zu einem gewissen Grad erzeugen wird. Und Nähe ist definitiv dein Feind, wenn es darum geht. Unabhängig davon gehe ich davon aus, dass Sie gefragt haben, was in der Situation zu tun ist, in der Sie Lärm entkoppeln möchten, und nicht, wie Sie etwas in einer völlig anderen Situation wie in den anderen Antworten auf Ihre Frage entkoppeln sollen.

Zunächst einmal ist die Verwendung von einer oder drei Spuren in diesem Fall nicht wichtig. Sie möchten die Induktivität nach Möglichkeit minimieren, und dies erfolgt weder mit einer einzelnen gemeinsamen Spur noch mit drei separaten Spuren, die von der Ausgangsleistung stammen. Wenn Sie Platz für 3 Spuren haben, haben Sie Platz für eine einzelne Spur, die dreimal so breit ist. Eine einzelne breitere Spur hat immer eine niedrigere Induktivität als viele isolierte Spuren. Zumindest unter der Annahme, dass sich die Erdungsrückströme in einer größeren Ebene darunter frei bewegen können.

Sobald Sie diese größere breite Spur verwendet haben, um die Nähe Ihres Chips zu erreichen, müssen Sie, und dies ist ein absolutes Muss, lokale Entkopplungskondensatoren verwenden. Sie sind die Stromquelle, während die größere Schleife zum Aufladen dieser Kondensatoren dient, aber der Chip kümmert sich nicht darum und kann den Unterschied zwischen einem entfernten Netzteil und einem lokalen Kondensator oder dem Ausgangskondensator auf derselben Versorgung nicht direkt erkennen benachbart. Elektronen sind Elektronen. Die Entkopplungskondensatoren entkoppeln die Dinge in der Nähe von der größeren Schaltung, indem sie lokale Stromquellen wirken. Zumindest in einer perfekten Welt.

Beachten Sie jedoch die Warnungen vor Resonanz und Klingeln. Keramikkondensatoren haben eine einstellige Milliohm Impedanz. Beim Einschalten können sie große Stromtransienten verursachen und einen LC-Tank mit nur wenigen hundert Nanohenry-Induktivitäten aus längeren Spurenlängen bilden. Deshalb verwenden Sie nicht nur einen Keramikkondensator.

Dieses sehr reale Phänomen kann zwar alle Arten von Halbleitern und anderen empfindlichen Komponenten braten oder platzen lassen, jedoch nur in nicht ordnungsgemäß entkoppelten Schaltkreisen. Es ist kein wirkliches Problem, da es eine sehr triviale und effektive Lösung hat: Befeuchten Sie es einfach.

Es gibt kein Problem, solange Sie Ihren Stromkreis richtig entkoppeln und diese LC-Schleifen kritisch dämpfen.

Sie können dies mit einem Vorwiderstand (nicht ideal, aber billig und klein) oder einem Kondensator mit hohem ESR parallel und in der Nähe der keramischen Entkopplungskondensatoren tun. Alles über 0,5 Ohm Widerstand (in Reihe oder der ESR gegen Masse eines Kondensators) verhindert das Auftreten von Spannungsüberschreitungen, selbst bei meterlangen Spuren. Tantale (Nichtpolymer) eignen sich hervorragend dafür, sie haben typischerweise einen Widerstand von 1 oder 2 Ohm und sind klein.

Verwenden Sie also eine einzelne breite Spur, fächern Sie sie am Chip mit einem separaten Keramik-Entkopplungskondensator für jede Versorgungsschiene auf, die alle an denselben positiven Anschluss eines Elektrolyten mit hohem ESR (Aluminium oder Tantal) angeschlossen sind, und alles wird gut.

http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an88f.pdf geht für alle Interessierten ausführlicher darauf ein.

Im Allgemeinen ist es wirklich schlecht, einen Induktor in Reihe mit der Stromversorgung eines Chips zu schalten und keine Entkopplungskondensatoren zur Masse (an den Pins) hinzuzufügen. Tun Sie dies nur nicht, egal ob Sie es in drei Teile teilen oder nur eine gemeinsame Spur haben.

Selbst wenn Sie die Kapazität hinzufügen, müssen Sie sicherstellen, dass Änderungen des vom Chip aufgenommenen Stroms nicht plötzlich zu Resonanzüberschreitungen führen, die die maximalen Stromschienen des Chips überschreiten. Ich habe das kürzlich tatsächlich gemacht.

Der Induktor war stromaufwärts zur Stromversorgung und ich hatte eine 10uF Keramik am Chip gegen Erde. Ich habe die Platine auf das Überleben des Kurzschlusses am Ausgang des Chips (einem Schaltregler) getestet. Es überlebte nicht, denn als der Kurzschluss am Ausgang gelöst wurde, fiel der Strom in das Gerät sehr schnell ab und erzeugte eine große unterdämpfte Sinuswelle, die auf der Stromschiene des Geräts lag. Es brannte oder briet nicht, aber es funktionierte nie wieder.

Wie Andy geantwortet hat, ist es problematisch, einen Induktor mit Ihrer Stromschiene zu versehen.

Aber so wie ich es lese, geht es bei Ihrer Frage nicht darum.

Nehmen wir an, dass die Spannung an Pin 1 des Induktors konstant ist und einer der Chip-Pins eine unterschiedliche Menge an Leistung verbraucht (zum Beispiel um die GPIO-Ausgangsstufen anzusteuern) und die anderen Pins sehr wenig Strom ziehen.

Im ersten Layout ist die Spannung an den anderen Pins die Spannung an Pin1 des Induktors (die wir als konstant angenommen haben).

Im zweiten Layout sehen die anderen Pins den Spannungsabfall, der durch die gemeinsam genutzte Kurve verursacht wird. Mit anderen Worten: Der von einem Pin gezogene Versorgungsstrom wird in die an den anderen Pins sichtbare Spannung eingekoppelt.

Wenn einer der anderen Pins beispielsweise eine analoge Referenz ist, ist das erste Layout möglicherweise wesentlich besser. Es ist das Positiv-Schienen-Äquivalent des "Single Earth Point" -Prinzips.

Damit bleibt jedoch die Frage offen, warum es einen Induktor gibt und warum die Trance dieser (scheinbar wichtigen) Versorgungsleitungen nicht verkürzt werden kann, indem der (entkoppelte !!) gemeinsame Punkt näher gebracht wird.