1.8 Дорожки обратных токов

Основные рекомендации, которыми следует руководствоваться при раз­водке дорожек обратных токов:

1. Они должны быть по возможности максимально широкими.

Если в качестве земляных шин рассматривается вариант использования обычных дорожек на плате, то их следует делать как можно шире. Это эффективное средство, но следует учитывать, что самый тонкий участок земляной дорожки будет опре­делять эффективную ширину проводника от

Рисунок ПБ16

Верхняя и нижняя сторона платы, разведенной вручную,

для принципиальной схемы, показанной на рис.ПБ14 и ПБ15

этой точки до конечной (здесь под конечной точкой понимают самую удалённую от точки подключения пи­тания).

2. Нужно избегать замкнутых земляных контуров.

3. Если нет возможности создать земляной слой, то нужно применять звездооб­разную схему разводки земли.

На рис. ПБ17 показан пример такой звездооб­разной топологии. При подобном подходе токи по земляной шине возвращаются в точку под­ключения питания по отдельным дорожкам. Обратите внимание, что на рис. ПБ17 не все устройства имеют собственные дорожки обратных токов.

Рисунок ПБ 17

Если земляной слой не допускался, то дорожки обратных токов следует разводить, используя звездообразную топологию

Так, устройства U_\ и U₂ используют общую дорожку. Этот вариант можно ис­пользовать в том случае, если соблюдать приведённые ниже правила 4 и 5.

4. Цифровые токи не должны проходить через аналоговые устройства. При пе­реключениях цифровых схем в дорожках обратного тока возникают довольно большие, но кратковременные токи. Это приводит к появлению напряжения на земляных дорожках из-за омического сопротивления и индуктивности до­рожек. Для индуктивной составляющей земляного слоя или дорожки наве­дённое напряжение вычисляется по формуле

,

где V — результирую­щее напряжение, L — индуктивность земляного слоя или дорожки, — изменение тока, вызванное цифровым устройством, и — время изменения тока.

Для расчёта влияния резистивной составляющей земляного слоя можно использовать формулу

,

где V — результирующее напряжение, R — со­противление земляного слоя или дорожки, а I — изменение тока, вызванное переключением цифрового устройства.

Обе эти составляющие приведут к из­менению напряжения сигнала аналогового устройства относительно земли.

5. Быстро изменяющийся ток не должен протекать через земляные цепи низко­скоростных устройств. Обратные токи быстродействующих схем, протекаю­щие по земляной шине, дают эффект, описанный в предыдущем пункте. Расчёт перепадов напряжения на земляном слое или дорожке можно выполнить по формулам для индуктивной составляющей напряжения и для резистивной составляющей.

Как и в цифровых це­пях, подобные колебания напряжения в быстродействующих схемах, попадая в сигнальную цепь аналоговых устройств, изменяют уровень напряжения по­лезного сигнала относительно земли.

6. Независимо от используемых методов разводки платы, дорожки обратных то­ков на землю должны иметь минимальные индуктивность и сопротивление.

7. Разрывы в земляном слое могут привести как к улучшению, так и к ухудше­нию работы схемы, поэтому здесь следует соблюдать осторожность.