Plano de masa y caminos de la corriente de retorno en PCB: reglas de diseño que funcionan
La corriente siempre vuelve a su fuente. Darle un camino corto e ininterrumpido es la decisión de diseño más eficaz para el ruido y la EMC.
La corriente fluye en bucles
Toda corriente de señal vuelve a su fuente por el camino de menor impedancia. A baja frecuencia es el camino de menor resistencia; a alta frecuencia es el camino directamente bajo la pista de señal, porque da el bucle de menor área. Un bucle pequeño radia menos y capta menos ruido. Esta sola idea explica la mayoría de las reglas de distribución de la masa.
Use un plano de masa continuo
En una placa multicapa, dedique una capa a la masa y manténgala ininterrumpida bajo las pistas de señal. En una placa de 4 capas el stackup habitual es señal, masa, alimentación, señal, de modo que la capa de señal superior queda justo encima del plano de masa (vea la guía de stackup y cuántas capas necesita).
En una placa de 2 capas, vierta masa en ambas caras, conecte las dos zonas con muchas vías y rute las señales críticas de modo que la masa bajo ellas no se interrumpa.
No corte el plano bajo una pista
Una ranura, un hueco o una división en el plano obliga a la corriente de retorno a dar un rodeo, lo que agranda el bucle. Evite:
- rutar una señal rápida a través de un hueco del plano;
- colocar una hilera de pads pasantes grandes o de vías tan juntos que formen una ranura;
- dividir el plano de masa en zonas analógica y digital separadas sin un motivo claro.
Un único plano de masa con una colocación cuidadosa (componentes analógicos en una zona, digitales en otra, sin señales que crucen entre ellas) suele funcionar mejor que un plano dividido.
Vías de cosido
Cuando una señal cambia de capa, su corriente de retorno tiene que cambiar de capa también. Coloque una vía de masa cerca de la vía de señal para que la corriente de retorno pueda seguirla. Las vías de masa a lo largo del borde de una zona también unen los planos y reducen la radiación del borde. Nuestro taladro mínimo es de 0,3 mm con un pad de 0,5 mm (vea vías y tamaños de agujero).
Condensadores de desacoplo
Coloque el condensador lo más cerca posible del pin de alimentación del circuito integrado y conéctelo al plano de masa con una conexión corta y ancha o con una vía justo junto a su pad. Una pista larga entre el condensador y el pin añade inductancia y anula el beneficio.
Lista de comprobación
| Comprobación | Por qué |
|---|---|
| Plano de masa ininterrumpido bajo señales rápidas | Mantiene pequeño el bucle de retorno |
| Ninguna señal cruza un hueco o ranura | Evita el rodeo del retorno |
| Vía de masa junto a cada vía de cambio de capa | Da un camino al retorno |
| Condensadores de desacoplo en los pines de alimentación | Reduce el ruido de conmutación |
| Zonas conectadas al plano con varias vías | Evita cobre aislado |
Elimine las islas de cobre aisladas o conéctelas a masa: se comportan como antenas. Cuando su diseño esté listo, repase la lista de comprobación DFM y pida un precio en la calculadora.
Preguntas frecuentes
¿Debo dividir el plano de masa en analógico y digital?
Normalmente no. Un único plano continuo con una colocación sensata de las partes analógicas y digitales, y sin señales que crucen entre las zonas, suele funcionar mejor que un plano dividido.
¿Por qué importa la corriente de retorno?
La corriente de retorno y la corriente de señal forman un bucle. Cuanto mayor es el bucle, más radia la placa y más ruido capta. Un plano de masa continuo bajo la señal mantiene pequeño el bucle.
¿Dónde coloco las vías de cosido?
Junto a cada vía de señal que cambia de capa y a lo largo de los bordes de las zonas de masa, para que la corriente de retorno pueda seguir a la señal y los planos permanezcan unidos.
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