PCB Ground Pour, Crosstalk und Antennen

Ich versuche zu verstehen, welche Auswirkungen Polygonfüllungen haben, wenn es zu schnellen Linienübergängen kommen kann. Betrachten Sie das unten angefertigte Fallbeispiel:

In diesem Beispiel wurden die Spuren (hellblau gefärbt) so weit wie möglich voneinander entfernt auf der linken Seite der Tafel platziert, aber sie mussten enger zusammengezogen werden, um durch die großen Pad-Löcher zu passen. Die rote Füllung ist das gemahlene Polygon. Beachten Sie, dass dies ein fabriziertes Beispiel ist, das viele andere Probleme hat, die nicht mit meiner Frage zusammenhängen.

Aus Gründen des Arguments sind alle Leitungen einpolig (wie UART, SPI, I²C usw.) und können Übergangszeiten von 1 bis 3 ns haben. Es gibt eine durchgehende Grundebene darunter (0,3 mm Abstand), aber meine Frage bezieht sich speziell auf den Boden, der oben eingegossen wird.

Im Fall C konnte der Polygonausguss an eine Stelle vordringen, an der genügend Platz für eine zweite Durchkontaktierung vorhanden war, sodass die Erdungsspur ordnungsgemäß mit der darunter liegenden Ebene verbunden ist. In den Fällen A, B, D und E wurde jedoch so weit wie möglich gegossen, ohne dass Platz für Durchkontaktierungen vorhanden war, so dass GND- "Finger" zurückblieben.

Ich würde gerne wissen, ob die "Finger" A, B, D und E entfernt werden sollten oder ob sie dazu beitragen, das Übersprechen zwischen den Tracks zu verringern. Ich befürchte, dass Bodengeräusche diese "Finger" zu guten Antennen machen und unerwünschte EMI erzeugen könnten. Gleichzeitig zögere ich es, sie zu entfernen, um einen möglichen Vorteil für das Übersprechen zu erzielen.

BEARBEITEN

Betrachten Sie für ein anderes Fallbeispiel das folgende Bild:

Das Auffächern von jedem IC führt zu einer Realität, in der viele dieser Finger unvermeidbar sind, es sei denn, wir werden den GND-Guss vollständig auf diesen Abschnitt los. Ist letzteres das Richtige? Ist das GND-Gießen vorteilhaft oder eher harmlos, solange es eine GND-Füllung ist?

ist, ob die "Finger" A, B, D und E entfernt werden sollen oder vielleicht dazu beitragen, das Übersprechen zwischen den Spuren zu verringern.

Sie sollten entfernt werden, da sie nicht wirklich helfen und möglicherweise die Situation verschlimmern.

Ihre Sorge scheint ein Übersprechen zu sein. Reden wir also eine Sekunde darüber.

Übersprechen ist, wenn die Feilds (entweder elektrisch oder magnetisch) von einem Signal (Spur) interagieren oder ein anderes Signal (Spur) schneiden.

So sehen typische Signale in der Ansicht "feilds" aus.

Sie bekämpfen das Übersprechen auf verschiedene Arten.

1. $Crosstalk \propto \frac{dv}{dt}$

2. Bewegen Sie Ihre Signale weiter auseinander. Auf diese Weise wird die Interaktion / Überschneidung der Felder vom Angreifer zum Opfer verringert. Die Feilds sind immer noch da, aber du bist nur ein Trinkgeld.

3. Bringen Sie Ihre Referenzebene näher. Die Felder suchen nach ihrem Referenzort. Das ist der Weg der geringsten Impedanz dafür. Die Feldlinien breiten sich so weit aus, bis sie ihren niederohmigen Pfad finden. Wenn Sie das Flugzeug näher bringen, ist es viel enger gekoppelt.

Wenn Sie nun eine 2-Lagen-Platte haben und die Platte nicht dünner machen können (um die beiden Lagen näher zusammenzubringen), haben Sie die Optionen 1 und 2. Sie können jedoch Option 3 auf einer 2-Lagen-Platine "irgendwie" implementieren, indem Sie eine Erdungsspur parallel zum Signal über die gesamte Länge des Signals routen. Die Feilds werden da sein, also warum nicht kontrollieren, mit welchem ​​"Signal" die Felder interagieren.

Dies ist, was Sie versucht haben, mit dem Boden zu tun, der auf die oberste Schicht gegossen wurde. Damit es effektiv ist, muss es sich über die gesamte Länge (oder so nah wie möglich) des Signals erstrecken (im Grunde genommen wie ein Schatten). Die Finger A, B, D, E sind also ineffektiv und können möglicherweise die Situation durch eine Patch-Antenne verschlimmern, aber meiner Meinung nach ist C die einzige, die etwas in Ordnung ist. Es ist nicht vollständig wirksam für das Signal, aber es wird die Dinge nicht schlimmer machen.

Alle Leitungen sind single ended (wie UART, SPI, I²C usw.) und können Übergangszeiten von 1 ~ 3 ns haben.

Hier hast du etwas falsch gemacht. I2C und UART laufen mit wenigen MHz am schnellsten. SPI kann mit vielleicht 10 MHz betrieben werden. Übergangszeiten von nur 3 ns sind nicht erforderlich. Sie werden sich viel Kummer ersparen, indem Sie diese verlangsamen. Am einfachsten ist es, den Treibern für die monodirektionalen Schemata (UART, SPI) einen Serienwiderstand hinzuzufügen. Bei I2C können Sie den Pull-up-Widerstand erhöhen, um die Anstiegszeiten zu verlangsamen. Um die Abfallzeiten zu verlangsamen, müssen Sie nur einen schwächeren Treiber verwenden (kein speziell gebautes I2C-Gerät sollte sowieso derart schnelle Abfallzeiten erzeugen).

Ich würde gerne wissen, ob die "Finger" A, B, D und E entfernt werden sollten oder ob sie dazu beitragen, das Übersprechen zwischen den Tracks zu verringern.

Entferne sie.

Sie werden das Übersprechen nur verringern, wenn Sie Platz finden, um Durchkontaktierungen in sie einzufügen, um sie an der Grundebene unter ihnen zu befestigen und sie auf ihrer gesamten Länge bei 0 Volt zu halten. Und auch das ist Zufall. Mehr Abstand zwischen Ihren Tracks ist eine bessere Möglichkeit, das Übersprechen zu reduzieren.

Ich befürchte, dass Bodengeräusche diese "Finger" zu guten Antennen machen und unerwünschte EMI erzeugen könnten.

Absolut korrekt.