Реализация защитного следа / кольца в дизайне печатной платы

Я читал здесь и там несколько статей о трассировке / кольце pcb guard. Но никто из них не обсуждал, как правильно это реализовать. Что я мог найти, так это некоторые фотографии и сравнения, которые не могут мне помочь в данный момент!

Что я хотел бы знать, так это как сделать следующую схему более защищенной от утечки тока (в конструктивном случае - я знаю, что материал для печатных плат и SIR играют большую роль).

Схема будет питать до 30 В через резисторы, и каждый резистор подключен к конденсатору. Каждый конденсатор затем подключается к матрице переключателей и, наконец, один выход матрицы переключателей подключается к пикоамперметру для измерения тока утечки конденсаторов.

Мне интересно, должен ли я заботиться о токе утечки в цепи или нет! Если так, как я могу улучшить это?

Это моя тестовая схема:

Я думаю о подключении конденсаторов просто проводом в схему, то есть один вывод конденсатора, припаянный к проводу в маленькой схеме, которую я спроектировал, а другой вывод также провод, припаянный к экрану BNC, который идет к пикоамперметру и является совместно с источником напряжения (СМУ)

Защитное кольцо традиционно используется для защиты узлов с высоким импедансом в цепи от поверхностных токов утечки. Защитное кольцо представляет собой медное кольцо, приводимое в действие источником с низким импедансом до того же напряжения, что и узел с высоким импедансом. Обычно это входной контакт операционного усилителя.

Вот пример классической схемы защитного кольца для операционного усилителя на металлической банке от National Semi's AN-241 :

И вот пример того, как это будет связано, из журнала Analog Dialogue Analog :

Ключевой особенностью является то, что защитное кольцо подключено к узлу, который будет возбужден с тем же напряжением, что и защищаемый узел с высоким импедансом, но с гораздо более низким импедансом источника.

Обратите внимание, что не все веб-сайты поставщиков созданы равными. Microchip AN1258 рекомендует использовать сетку с высоким сопротивлением для создания защитного кольца вокруг сетей с низким сопротивлением - не делайте этого.

Теперь к вашему конкретному случаю. Несмотря на то, что ненажатая сторона вашего конденсатора не является строго узлом с низким импедансом, поскольку сам амперметр должен обеспечивать довольно низкий путь сопротивления к земле при измерении, он все равно будет вызывать ошибки измерения, если какой-либо ток попытается достичь земли через этот узел, а не по другому пути. Не мешало бы добавить кольцо вокруг узла так:

В отличие от другого ответа, я бы не включил ведомую сторону конденсатора в кольцо, так как это узел с низким импедансом, приводимый к довольно высокому напряжению. Тем не менее, вы указали, что рассматриваемая сеть даже физически не находится на печатной плате, поэтому этот совет в значительной степени спорен. Поскольку высокоимпедансная сеть в основном плавает в воздухе, она в любом случае должна быть хорошо защищена от утечек.

Ваш источник питания постоянного тока. Вы написали, что будете измерять выход с помощью пикоамперметра. Это означает, что ваш ток находится в диапазоне пА. Защитное кольцо, защищающее цепь с высоким сопротивлением, не является плохой идеей. Итак, что такое высокое сопротивление в вашей схеме, а что нет? Вход пикоамперметра, безусловно, имеет высокое сопротивление. 12 В, конечно, нет.

Вот как бы я это сделал. Обратите внимание, что кольцо проходит между контактами R1, между контактами S2, между контактами пикоамперметра:

К чему подключить кольцо? Защитное кольцо должно иметь низкоимпедансный путь к земле. Наилучший подход заключается в том, чтобы защитное кольцо имело примерно то же напряжение, что и сигнал, который кольцо защищает. Таким образом, утечка между сигналом и кольцом будет небольшой, потому что разница напряжения между ними мала. Иногда подключение кольца к GND работает. Иногда вам нужен защитный усилитель (посмотрите).

-Ник

PS Методы уменьшения утечки постоянного тока отличаются от методов борьбы с кондуктивными или излучаемыми электромагнитными помехами.

Пожалуйста, используйте следующую ссылку для этой цели:

ГЛАВА 12: ВОПРОСЫ КОНСТРУКЦИИ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ (PCB)

Это будет очень полезно для вас.

Защитное кольцо (несколько) не нужно. По причинам электромагнитных помех вы не хотите подавать сигналы или питание близко к краю заземляющей плоскости. Если сигнал был направлен (в другом слое) до края заземляющей плоскости, то существует вероятность выброса электромагнитных помех в сторону. Просто не направляя этот сигнал до самого края, вы можете значительно снизить выбросы электромагнитных помех. Я забыл точное расстояние от края сигнала до края земной плоскости, но оно составляет где-то около 0,050 дюйма.

Конечно, это заставляет задуматься, что делать с этими 0,050 дюймами, в которых ничего нет. То, что делают некоторые дизайнеры печатных плат, в том числе и я, - это нанесение наземной трассы по периметру заземляющей плоскости, а затем привязывание этой трассы к плоскости с использованием переходных отверстий примерно каждые 0,25 дюйма. Я не считаю, что это лучше, чем просто промежуток, но в теории это кажется хорошим, не повредит вещам и, по крайней мере, дает хорошее напоминание о том, чтобы не направлять туда сигналы.

Силовые слои должны быть выполнены аналогично, в том смысле, что они должны быть оттянуты от края заземляющей плоскости. Я просто продолжаю и кладу кольцо заземления на слой плоскости питания, и привязываю его к земле, как раньше. Как и в случае сигнальных слоев, он обеспечивает хороший способ «автоматически» вытянуть плоскость питания назад.

Этот метод не применяется к печатным платам, которые не имеют заземления. Размещение заземляющего кольца вокруг такой печатной платы может ухудшить, а не улучшить ситуацию, если это кольцо в конечном итоге будет передавать ток.

Я не верю, что это что-то сделает для утечки, хотя EMI работает в обоих направлениях. Любая цепь, излучающая электромагнитные помехи, также может принимать электромагнитные помехи. Так что с этой точки зрения это может сделать ваш дизайн более терпимым к внешним помехам.