Три способа объединения земли на печатной плате

  • Tutorial
Часто при проектировании печатных плат возникает ситуация, когда необходимо закоротить две цепи на плате, не соединяя их на схеме. На схеме цепи не соединяются напрямую, чтобы схемотехнику было удобнее воспринимать схему и работать с ней. Часто стремятся разделить земли различных схемных блоков. Либо разделить систему питания платы на различные ветви и налаживать каждую ветвь по отдельности, а затем убрать наладочные резисторы, заменив их закорачивающей трассировкой.

В OrCAD/Allegro можно соединить две различные цепи как минимум тремя различными способами:

  1. Через переходное отверстие.
  2. Через статические полигоны.
  3. Через специальные посадочные места.

Рассмотрим все три случая:

Через переходное отверстие

Для закорачивания двух цепей через переходное отверстие необходимо выбрать любое переходное отверстие на ПП, принадлежащее одной из цепей, которые необходимо соединить.


Выбор команды назначения и редактирования свойств объекта

Далее необходимо нажать правую кнопку мышки и выбрать из выпадающего списка команду редактирования свойств переходного отверстия – Property Edit. После данного действия пользователь окажется в новом диалоговом окне, которое позволит назначить переходном отверстию новое свойство NET_SHORT. Значение этого свойства должно совпадать с названием цепи, с которой необходимо провести замыкание.


Назначение объекту нового свойства NET_SHORT

После того, как пользователь нажмет на Apply, а затем на OK, он увидит, что полигон перестал обтекать отверстие и проходит сквозь него. Другими словами, цепи закоротились.



Вид отверстия и полигона до и после назначения свойства Net_Short.

Через статические полигоны

Данный метод очень прост. Его суть заключается в отрисовке двух статических полигонов, принадлежащих двум различным цепям, и надвигании границ этих полигонов друг на друга. Таким образом получается закорачивание цепей в нужной точке печатной платы.


Закорачивание 2-х цепей при помощи полигонов

Через специальные посадочные места

Суть данного метода заключается в создании посадочного места, похожего на резистор или конденсатор. Однако его площадки могут располагаться на любом слое печатной платы: как внутреннем, так и внешнем. И площадки будут закорочены между собой небольшим полигоном или отрезком проводящей линии. Полигоном закорачивать удобнее, поскольку его можно расположить на определенном подклассе и включать по мере надобности. Т.е. когда плата налаживается при помощи закорачивающих резисторов, данный полигон отключен. Когда прибор отработан и запускается в массовое производство, слой с закорачивающими полигонами включается в состав Gerber файлов.

Так же пользователю не нужно помнить все координаты, где одна цепь закорочена с другой. Поскольку соединение происходит посредством посадочных мест, их можно назвать определенным образом и их координаты всегда будут присутствовать в отчете о компонентах печатной платы.
Для того, чтобы создать такой компонент, достаточно взять любое посадочное место от резистора или конденсатора, назвать его уникальным именем и поместить на разрабатываемую печатную плату.

Затем необходимо отредактировать контактные площадки, выбрав команду Tools → Padstack → Modify Design Padstack. После активации команды выбирается нужная контактная площадка.


Выбор КП для редактирования

В редакторе контактных площадок необходимо переключить тип площадки на Die Pad, а затем выбрать необходимый слой на вкладке Design Layers.


Смена типа контактной площадки


Смена слоя, на котором теперь будет располагаться контактная площадка

После смены слоя необходимо выбрать команду File → Update to design and exit в окне редактора контактных площадок.


КП элемента переместились на выбранный пользователем слой

Площадки компонента переместятся на выбранный пользователем слой.

Чтобы реализовать замыкание, можно изменить размер контактных площадок так, чтобы они пересеклись. Это будет самым простым выходом. Можно так же дорисовывать соединительный полигон.
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 18

    0
    Я всегда 3-м способом пользовался. И на схеме можно явно указать что одна земля с другой соединена, и на плате потом точно не забудешь.
      +7
      Я может, что-то не понял, но вот это — Часто при проектировании печатных плат возникает ситуация, когда необходимо закоротить две цепи на плате, не соединяя их на схеме — просто повергло меня в шок…
      Как это часто? Как это соединить на плате, не соединяя на схеме? Это вообще как? Это же… А зачем тогда все эти методы автоматической проверки? Если кто-то часто соединяет то, что не соединяется — это многое объясняет, почему электроника так работает :)
        0
        Это очень часто возникает в силовых, в прецизионных аналоговых и цифровых схемах, см. Мекка заземления. Также можно почитать Хоровица Хилла «Исскуство схемотехники», глава 7, параграф «Помехи: экранирование и заземление».
          +1
          Так я не против соединений! Я не понимаю, каким образом на принципиальной схеме можно не отразить факт соединения на плате! Это уж ни в какие рамки не лезет, это… это просто какое-то вопиющее нарушение инженерного подхода… Я вообще против таких программных инструментов, которые потакают такому подходу и разрешают такие безобразные методы… Другое дело, что если вам потребовалось соединить на плате, то это нужно импортировать в схему — как это АД делает, например.
          Но уж принципиальная схема на то и принципиальная, чтобы отобразить реальные соединения!
            0
            Очень странно. Видимо у кого-то есть недопонимание, что существуют «ports», «nets» именно для того, чтобы схемотехника была правильная, но без «лишних» отображаемых линий.
            Я так вообще на блок-схемы делю (Device sheets в альтиуме) и портами соединяю.

            Странно. Может, это в рассматриваемом автором софте нет такого функционала?
              0
              Видимо, так… Мне обычно хватает даже Kicad — но и в нем, как и в АД, все сделано правильно. Вообще, это видимо такая практика порочная — от Layout идет, что-ли, не понятно — как вообще так учат на электронщиков, что основы не знают?
                0
                Если разводка происходит без чтения схемы, то я боюсь представить что там происходит с decoupling конденсаторами…
            0
            Да, но на схеме все же делается их соединение. Просто соединение, или через перемычку, или через индуктивность или как-то еще… Иначе проект не будет проходить проверку.
            0
            Часто при проектировании печатных плат возникает ситуация, когда необходимо закоротить две цепи на плате, не соединяя их на схеме — просто повергло меня в шок…

            Если бы я это написал, меня бы заминусовали. Вы не сможете ничего доказать своим оппонентам. Есть люди, которые рождаются с правильным пониманием как развести землю, а есть которым это недоступно в принципе, они будут тыкать перемычки везде, где только втыкается.
            0
            ИМХО, это довольно странная практика.
            Если нужно использовать ДВЕ земли — в чём проблема?
            Обзываете обычную (аналоговую) землю сетью `GND` и к ней автоматически потянутся все пины микросхем. Обзываете силовую землю `PGND` и цепляете к ней силовые элементы (кстати, тот же Proteus позволяет подключать к этой земле и другие микросхемы).
            На месте соединения — ставите резисторы 1206, нулёвки. Соединяете. Ибо подобными методами (перехлёста полигонов) программа просто не позволит соединить земли штатно — полигоны будут пытаться обтечь друг друга, иначе возникнет ошибка DRC (Design Rule Check error), а отключать данную проверку считаю плохим тоном — именно она не позволит случайно перехлестнуть дорожки и получить замыкание в плате.
              0
              Если нужно использовать ДВЕ земли — в чём проблема?

              Не всегда возможно использовать дополнительные компоненты. При проектировании платы с плотным наполнением и кондуктивным теплоотводом не всегда возможно расположить дополнительные компоненты.
              В любом случае перед сдачей у вас должен быть свой чек лист, по которому должна проверяться вся плата и прочие технические решения.
              А потом речь идет всего лишь о специальных цепях со своими правилами, поэтому к перехлесту дорожек такая техника трассировки не приведет.
                +1
                Вы совершенно правы. Да и нередко земель гораздо больше — аналоговая, силовая, цифровая… и все-то требуют своих правил. Но это никак не отменяет отражения соединений на схеме.
                0
                Я может, что-то не понял, но вот это —

                Я тоже не понял. Перед тем как показать, как в разных программах соединять землю, стоило бы рассказать, "а нафига и где это надо". Лучше бы рассказали про правильную разводку. Как, зачем, почему нельзя (или можно) цеплять на одну точку разные земли, как развести цифру и аналог, почему по земле помехи помехуют, почему земля в силовых и высокочастотных схемах разводится по разному и как их разделить…
                Вот бы полезная статья была бы
                  +1
                  У вас вопрос на целую книгу… Такие вещи лучше узнавать из специализированной литературы.
                  • Electromagnetic Compatibility Engineering, автор Henry W. Ott
                  • High Speed Signal Propagation: Advanced Black Magiс, авторы Howard Johnson and Martin Graham
                  • EMC for Printed Circuit Boards, автор Keith Armstrong

                  Список, разумеется, не полный.

                  0
                  Может это конечно особая специфика САПР (я в это кнчно не верю), но в АД есть такая штука как NetTie — специальный тип компонента для соединения разных нетов (он может быть в виде падов и пояска, отверстий, полигонов или загогулины в виде котика). Для компонента пишутся свои правила и соответственно все это чекается.

                  //Да, везде можно применить костыль, это намного быстрее, чем ткнуть компонент и написать для него пару правил, НО это безграмотно.

                  Проект должен быть таким, чтобы в нем мог разобраться любой другой инженер без особых страданий. А если схема не соответствует плате, то, ну, это очень много потенциальных проблем.
                    0
                    Вариант 3 в статье — это как раз аналог NetTie.
                    Однако применять такой компонент не всегда удобно, иногда хочется соединить земли специфическим образом, например, не в одной точке, а в длинной зоне между двумя полигонами, или через отверстие между слоями. Для этих целей и можно использовать способы, описанные в разделах 1 и 2.
                    Конечно, будет правильно, если на схеме будет так или иначе отображен факт соединения двух разных цепей, и указано, через какой объект это соединение выполнено. Например, можно переходное отверстие с этим свойством (Net_Short) сделать частью специального компонента, можно назвать его «NetTie», если хотите.
                    Создав один раз такой компонент под ваши задачи, вы можете поместить его в библиотеку и использовать в дальнейшем в других проектах, размещать на схеме и соответственно на плате. Для того, чтобы компонент не воспринимался системой как необходимый для закупки или для программы монтажа планарных компонентов, можно присвоить ему соответствующие свойства, чтобы он не попадал в выгрузку BOM.
                    Суть статьи в том, чтобы показать доступные инструменты в САПР для тех, кому это нужно.
                    0
                    Я правильно понимаю, что в третьем варианте после изменения размера площадок компонента сам компонент останется, его координаты попадут в выгрузку assembly и установщик будет пытаться установить компонент на плату?
                    Для опытного образца, конечно, нулевые резисторы — это вообще замечательно — можно «отключить» практически любую часть для локализации возможных проблем.
                      0
                      Да, правильно понимаете.
                      Но вы можете задать комментарии в спецификации, что данный компонент «не ставить».

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое