¿Hay razones para *no* tener un plano de tierra de cobre en una placa de circuito impreso?

Question

Estoy intentando por primera vez diseñar una placa de circuito impreso desde cero. Estoy considerando el uso de un proceso de fabricación CNC molino, y parece que con este proceso me gustaría eliminar la menor cantidad de cobre como sea posible. Un plano de tierra de cobre-pour-estilo parecería ser una buena manera de hacer frente a esta restricción.

Pero me he dado cuenta de que relativamente pocos diseños de PCB tienen plano de tierra, e incluso los que lo tienen suelen tenerlo sólo en zonas específicas de la placa. ¿A qué se debe? ¿Hay razones para no tener una placa de masa de cobre que cubra la mayor parte de la placa?

En caso de que sea relevante, el circuito que estoy diseñando es un enchufe convertidor D/A de 6 bits. Un primer corte en mi diseño de PCB (que hace no incluyen un plano de tierra) se muestra a continuación.

Answer 1

Los planos de tierra en general son casi siempre algo bueno, pero si se usan incorrectamente pueden perjudicar la calidad de tu placa.

Una placa típica como la que tienes aquí tendría 1 capa dedicada a ser sólo masa sin trazas. Sin embargo, parece que quieres que la capa superior sea de masa para no tener que quitar todo ese cobre extra. Haciendo un vertido de tierra en una capa con un montón de trazas no es realmente un plano de tierra en absoluto, más bien se puede pensar en ello como una traza de tierra con diferentes tamaños que recorren toda la placa. Es difícil decir si realmente perjudicará la integridad de la señal del diseño, pero puedo decir con certeza que no proporcionará el mismo beneficio que un plano de tierra.

Normalmente, cuando veo placas fresadas como esta, el cobre se deja sin conectar en las zonas no utilizadas de la placa. Esto proporciona la ventaja de saber que si accidentalmente cortocircuita una línea al cobre no utilizado, no se obtiene un cortocircuito a tierra que puede matar a algunos circuitos integrados. Sin embargo, esto también puede ser negativo, ya que un cortocircuito accidental en un gran trozo de cobre sin usar puede convertirse en una bonita antena y captar ruido cuyo origen puede ser difícil de localizar.

Me doy cuenta de que mi respuesta puede no ser una respuesta directa a lo que usted está queriendo saber, pero es muy difícil predecir qué configuración será mejor para usted. Pero, si fuera mi diseño, yo seguiría adelante y dejar el cobre extra en el tablero, pero dejarlo desconectado de todo.

Answer 2

Los inductores de núcleo de aire no deben utilizarse con su flujo pasando a través de un plano de tierra; de lo contrario, el plano de tierra actúa como un transformador parásito con una espira en cortocircuito.

He tenido que lidiar con esto en un mal diseño hecho por un contratista y no fue divertido.

Answer 3

Como ha dicho Kellenjb, los planos de tierra y los vaciados de tierra son casi siempre una buena cosa.

Hasta ahora, sólo he encontrado dos situaciones para evite poner una toma de tierra o un plano de tierra en una placa de circuito impreso (ninguno de los cuales se aplica a los convertidores D/A):

• Transmisores de RF, en particular: no hay plano de tierra cerca de las "antenas de PCB" que suelen utilizarse para RFID. a b c
• Lámparas CCFL: "el plano de tierra no debe colocarse debajo o cerca del lado flotante de alta tensión" ( IRS2552D ); "los planos de tierra... deben tener un alivio de al menos 1/4" en la zona de alta tensión" -- Jim Williams, LTS AN65 (Imagino que esto es cierto para otros sistemas de alta frecuencia y alto voltaje, como otros tipos de lámparas fluorescentes y bobinas de Tesla).

Un tercer caso posible son los sensores táctiles capacitivos (CapTouch, CapSense, etc.). Algunas personas ponen planos de tierra debajo de los sensores, otros recortan el plano de tierra debajo de los sensores. No tengo claro qué es mejor en general.

Answer 4

El plano de tierra debe despejarse para tensiones elevadas, por ejemplo, la red eléctrica, a fin de cumplir las normas de fuga y separación por motivos de seguridad.

Un plano continuo en un lado que no se corresponde con un área de tamaño similar en el otro lado provoca el alabeo de la placa debido a la tensión proporcionada por el cobre.

Los trozos de cobre sin conectar actúan como antenas y pueden aumentar el ruido en el circuito. Por lo general, es mejor eliminarlos si no puedes conectarlos a tierra.