PCB Ground Pour, Crosstalk и антенны

Я пытаюсь понять влияние многоугольных заливок, когда могут произойти высокоскоростные линейные переходы. Рассмотрим пример изготовленного корпуса:

В этом примере дорожки (окрашенные в светло-голубой) были расположены как можно дальше друг от друга с левой стороны доски, но их нужно было сблизить, чтобы пройти через большие отверстия для площадок. Красная заливка - это заливка полигона. Обратите внимание, что это сфабрикованный пример, который имеет много других проблем, не связанных с моим вопросом.

В качестве аргумента все строки имеют одинарный конец (например, UART, SPI, I²C и т. Д.) И могут иметь время перехода от 1 до 3 нс. Ниже есть сплошная земля (расстояние 0,3 мм), но мой вопрос касается именно грунта на вершине.

В случае C многоугольная заливка могла проникнуть в место с достаточным пространством для размещения второго через соединение, так что след заземления правильно соединен с плоскостью ниже. Однако в случаях A, B, D и E заливка производилась настолько, насколько это было возможно, без места для переходных отверстий, оставляя GND «пальцами».

Что бы я хотел знать, несмотря на другие соображения относительно маршрутизации, следует ли удалять «пальцы» A, B, D и E или, возможно, они способствуют уменьшению перекрестных помех между дорожками. Я обеспокоен тем, что шум от земли может сделать эти «пальцы» хорошими антеннами и привести к нежелательным электромагнитным помехам. Но в то же время я неохотно убираю их для возможной выгоды от перекрестных помех, которые они могут иметь.

РЕДАКТИРОВАТЬ

Для другого примера, рассмотрим следующую картину:

Разветвление от каждой микросхемы навязывает реальность, когда многие из этих пальцев неизбежны, за исключением случаев, когда мы полностью избавимся от GND. Это последнее, что нужно сделать? Полезен ли GND или скорее безвреден, если это заполнение GND?

является ли «пальцы» A, B, D и E должны быть удалены или, возможно, они способствуют снижению перекрестных помех между дорожками.

Они должны быть удалены, потому что, поскольку они действительно не помогают и, вполне возможно, ухудшат ситуацию.

Похоже, вы беспокоитесь о перекрестных помехах. Итак, давайте поговорим об этом на секунду.

Перекрестные помехи - это когда поля (электрические или магнитные) от одного сигнала (следа) взаимодействуют или пересекают другой сигнал (след).

Это то, как типичные сигналы выглядят в представлении «поля».

Вы боретесь с перекрестными помехами несколькими способами.

1. Уменьшите время нарастания. поэтому, уменьшая время нарастания вашего сигнала, вы фактически уменьшаете dv / dt, что затем уменьшает перекрестные помехи.$Crosstalk \propto \frac{dv}{dt}$

2. Раздвиньте свои сигналы дальше друг от друга. Это уменьшит взаимодействие / пересечение полей от агрессора к жертве. Поля все еще там, но вы просто даете чаевые.

3. Поднесите свою базовую плоскость ближе. Поля ищут, ищут свое эталонное место. Это путь наименьшего сопротивления для него. Линии поля растягиваются настолько далеко, насколько необходимо, чтобы найти путь с низким импедансом. Если поднести самолет ближе, его сцепление станет намного теснее.

Теперь, если у вас есть двухслойная доска, и вы не можете сделать ее тоньше (чтобы сблизить два слоя), тогда у вас останутся варианты № 1 и № 2. Тем не менее, вы можете реализовать своего рода вариант № 3 на двухслойной плате, направляя наземную трассу параллельно с сигналом на всю длину сигнала. Будут присутствовать поля, так почему бы не контролировать, с каким «сигналом» взаимодействуют поля.

Это то, что вы пытались сделать с грунтом на верхнем слое. Чтобы он был эффективным, он должен быть на всю длину (или как можно ближе) сигнала (в основном, следуя за ним как тень). Таким образом, пальцы A, B, D, E неэффективны и, возможно, могут ухудшить положение, будучи патч-антенной, но C, по моему мнению, является единственно несколько нормальным. Это не совсем эффективно для сигнала, но хуже не будет.

все линии имеют одинарный конец (например, UART, SPI, I²C и т. д.) и могут иметь время перехода от 1 до 3 нс.

Это где ты ошибся. I2C и UART работают на нескольких МГц быстрее всего. SPI может работать на частоте 10 МГц. Нет необходимости в переходных периодах так быстро, как 3 нс. Вы спасете себя от горя, замедляя их. Самый простой способ сделать это - добавить последовательное сопротивление на драйверы для однонаправленных схем (UART, SPI). Для I2C вы можете увеличить сопротивление подтягиванию, чтобы замедлить время нарастания. Чтобы замедлить время падения, вам нужно будет просто использовать более слабый драйвер (ни одно специальное устройство I2C не должно так быстро производить время падения).

Что бы я хотел знать, несмотря на другие соображения относительно маршрутизации, следует ли удалять «пальцы» A, B, D и E или, возможно, они способствуют уменьшению перекрестных помех между дорожками.

Удалить их.

Они уменьшат перекрестные помехи только в том случае, если вы сможете найти в них место для переходных отверстий, чтобы привязать их к заземляющей плоскости под ними и поддерживать их на уровне 0 вольт по всей их длине. И даже это шанс. Большее расстояние между треками - лучший способ уменьшить перекрестные помехи.

Я обеспокоен тем, что шум от земли может сделать эти «пальцы» хорошими антеннами и привести к нежелательным электромагнитным помехам.

Абсолютно правильно.