PCB接地、クロストーク、アンテナ

高速のライントランジションが発生する可能性がある場合のポリゴンの塗りつぶしの効果を理解しようとしています。以下の製造事例の例を考えてみましょう。

この例では、ボードの左側でトラック（水色）を可能な限り離して設定しましたが、大きなパッドの穴に収まるように近づける必要がありました。赤い塗りつぶしは、地面のポリゴンを注ぐものです。これは、私の質問とは関係のない他の多くの問題を抱えている架空の例です。

引数のために、すべてのラインはシングルエンド（UART、SPI、I²Cなど）であり、1〜3 nsの遷移時間を持っている場合があります。下に連続したグランドプレーン（0.3mmの距離）がありますが、私の質問は、特に上部のグランドポアについてです。

ケースCでは、2番目のビア接続を配置するのに十分なスペースがある場所にポリゴンを流し込むことができたため、グラウンドトレースは下のプレーンに適切にコーンされます。ただし、ケースA、B、D、およびEでは、ビアを配置するスペースがない限り可能な限り注ぐため、GNDの「フィンガー」が残ります。

他のルーティングの考慮事項を無視して、私が知りたいのは、「フィンガー」A、B、D、およびEを削除するか、トラック間のクロストークの低減に貢献するかどうかです。私は、グラウンドノイズがそれらの「フィンガー」を良いアンテナにし、不要なEMIを生成するのではないかと心配しています。しかし同時に、私は彼らが持つかもしれないクロストークの利益のためにそれらを削除することに消極的です。

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さまざまなケースの例については、次の図を検討してください。

各ICからのファンアウトは、これらの指の多くが避けられない現実を課しますが、そのセクションのGNDを完全に取り除く場合を除きます。後者は適切なことですか？GNDが満たされている限り、GNDは有益ですか、それとも無害ですか？

「フィンガー」A、B、D、Eを削除するか、おそらくトラック間のクロストークの低減に貢献するかどうかです。

それらは実際には役に立たず、恐らく事態を悪化させるため、削除する必要があります。

あなたの懸念はクロストークのようです。そのことについて少し話しましょう。

クロストークは、ある信号（トレース）からのフィールド（電気または磁気）が別の信号（トレース）と相互作用または交差する場合です。

これは、「フィールド」ビューでの典型的な信号の外観です。

クロストークにはいくつかの方法で対処します。

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

2. 信号をさらに離します。これを行うと、攻撃者から被害者へのフィールドの相互作用/交差が減少します。フィールドはまだそこにありますが、あなたはその周りをただつま先で進んでいます。

3. 基準面を近づけます。フィールドは、参照場所を探しています。それはそれのための最小インピーダンスのパスです。フィールドラインは、その低インピーダンスパスを見つけるのに必要な範囲まで広がります。飛行機を近づけると、結合がより緊密になります。

2層のボードがあり、ボードを薄くすることができない場合（2つの層を近づけるため）、オプション＃1と＃2が残っています。ただし、信号の全長にわたってグラウンドトレースを信号と並行して配線することにより、2層ボードにオプション＃3を「種類の種類」として実装できます。フィールドが存在するので、フィールドが相互作用する「シグナル」を制御しないのはなぜですか。

これは、最上層のグラウンドポアで実行しようとしていたことです。それが効果的であるためには、信号の長さ全体（または可能な限り近い）である必要があります（基本的には影のようにそれに続きます）。そのため、指A、B、D、Eは効果がなく、パッチアンテナになることで事態を悪化させる可能性がありますが、私の意見では、Cが唯一大丈夫です。信号に対して完全に効果的ではありませんが、事態を悪化させることはありません。

すべてのラインは（UART、SPI、I²Cなどのように）シングルエンドであり、1〜3 nsの遷移時間があります。

これはあなたが間違ったところです。I2CおよびUARTは、最速で数MHzで実行されます。SPIは10 MHzで実行できます。3 nsという高速の遷移時間は必要ありません。これらを遅くすることで、多くの悲しみを救うことができます。最も簡単な方法は、単方向方式（UART、SPI）のドライバーで直列抵抗を追加することです。I2Cの場合、プルアップ抵抗を大きくして、立ち上がり時間を遅くすることができます。立ち下がり時間を遅くするには、より弱いドライバーを使用する必要があります（とにかく、専用のI2Cデバイスが立ち下がり時間をこれほど速くすることはありません）。

他のルーティングの考慮事項を無視して、私が知りたいのは、「フィンガー」A、B、D、およびEを削除するか、トラック間のクロストークの低減に貢献するかどうかです。

それらを削除します。

ビアを配置して、その下のグランドプレーンに接続し、その全長に沿って0ボルトに保つためのスペースを見つけることができる場合にのみ、クロストークを低減します。そして、それさえも偶然です。トラック間の距離を長くすることは、クロストークを減らす良い方法です。

私は、グラウンドノイズがそれらの「フィンガー」を良いアンテナにし、不要なEMIを生成するのではないかと心配しています。

まったく正しい。