Zpáteční proud si najde cestu sám
Tohle je nejdůležitější kapitola celé labky, a je celá o jedné větě, kterou schéma nikdy nenakreslí: kolik proudu vyteče, tolik se musí vrátit. Otázka není jestli, ale kudy — a odpověď si vybere fyzika, ne návrhář.
- Iven
Ve schématu je čára ze zdroje do zátěže. To je půlka obvodu — a ta druhá se nakreslila sama.
- Iven = Izpět
Kolik ho vyteče, tolik se vrátí. Otázka nikdy není jestli, ale kudy.
- plocha smyčky = l · h = 10,0 mm²
Nad sto kilohertzů si nevybírá nejkratší cestu, ale cestu nejmenší indukčnosti — tedy přímo pod odchozím spojem.
- nová plocha = 10 mm² (1×)
Jakmile mu do cesty přijde řez v rovině, musí ho obejít. Spoj se nezměnil — smyčka se zvětšila o celou tu obchůzku.
Nejkratší cesta, nebo nejmenší indukčnost
Při stejnosměrném proudu se rozdělí podle odporu, tedy nejkratší cestou. Nad zhruba sto kilohertzy převládne indukčnost, a proud si vybere cestu, která dělá nejmenší smyčku — tedy měď přímo pod odchozím spojem. Nikdo mu to nemusí říkat; je to minimum energie a nastane samo.
Ve vzorci je h — vzdálenost k rovině. Smyčka je tedy tak tenká, jak tenký je laminát mezi vrstvami: u 0,2mm dielektrika a 50mm spoje je to 10 mm² plochy. Na dvouvrstvé desce s 1,5mm jádrem je to sedmkrát víc, a to je celý rozdíl mezi tichou a hlučnou deskou.
A teď ta štěrbina
Řez v zemní rovině je nejdražší čára, jakou lze na desku nakreslit. Odchozí spoj se nezmění vůbec. Zpáteční proud ale musí štěrbinu obejít, a smyčka se zvětší o celou tu obchůzku — u 20mm štěrbiny stokrát. Vyzařování roste s plochou smyčky, takže stokrát větší smyčka je o čtyřicet decibelů horší emise, a to bez jediné změny ve schématu.
Štěrbiny přitom vznikají nechtěně: řadou prokovů konektoru, vylitou mědí, která se „náhodou“ rozdělila, nebo rozdělením roviny na analogovou a digitální část podle rady z osmdesátých let. Rovina se nedělí — vede se přes ni jen to, co tam patří.
Co z toho plyne prakticky
- Souvislá rovina hned pod signálovou vrstvou. Ne o dvě vrstvy dál.
- Žádné řezy pod rychlými spoji. A když jsou nutné, spoj se vede jinudy.
- Když spoj mění vrstvu, musí mít kudy i zpáteční proud — vedle signálového prokovu patří zemní prokov, jinak se smyčka roztáhne přesně v tom místě.
- Tenké dielektrikum k rovině. Je to nejlevnější zlepšení, jaké plán vrstev nabízí.