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PCB板上为什么不能留孤铜?

高工
2023-01-12 16:12:51     打赏
孤铜指的是啥都不接四六不靠的独立铜皮,诸多设计规范上是不允许有这个东西的。根本原因就是两个知识点,一是分布电容的耦合串扰;二是地电容特性。

XY两条导线是金属,线间是空气和PCB的板材等绝缘介质,这构成了分布电容特性,而电容的计算公式:

微信图片_20230112160636.jpg

d是线间距

当没有孤铜时,XY线间距比较长,C比较小,容抗1/wc比较大,XY之间的波动信号耦合效果比较差,毕竟任何电荷总是优先走低阻抗路径,容抗大了就不容易走,线间串扰较轻。而当有孤铜时,X-孤铜之间,孤铜-Y之间,间距变小了很多,上下两个分布电容变得很大,1/wc变得很小了,这块孤铜弄得跟夏威夷之于USA的战略意义一样,一个优良的二传手就把干扰耦合到另一边的导线上来了。

微信图片_20230112160643.jpg

还有一个处理方法,如果把孤铜接了地(PE 或Gnd),一切就又会好起来了,诸位看官或不会觉得接不接地,其分布电容特性其实没有变化的呢?确实是的,分布电容虽仍在,但接地的铜皮与地一起,等于构成了一个大的储能地电容。电容的另一个计算公式

微信图片_20230112160648.jpg

当地电容C足够大的话,即便ΔQ有较大的变化,ΔU也趋近于0V。假设X是干扰源,干扰通过分布电容耦合到接地的铜皮上去后,铜皮的电位也不会随着干扰波动有什么大的改变,趋近于平静的电位,一个电位平静的铜皮再跟Y之间,无论有多大的分布电容,会有什么耦合吗还?

核心两个点:

  • 没有孤铜,线间距大分布电容小,线间不易耦合,孤铜充当了干扰传播的二传手;
  • 接地的铜皮的地电容特性将干扰吸收。

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高工
2023-01-12 17:05:22     打赏
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2023-02-02 08:29:07     打赏
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