4-Schicht-Stackup-PCB-Design

Es ist nicht erforderlich, GND und PWR für die internen Schichten zu verwenden. Das scheint eine häufig wiederholte Empfehlung zu sein, ist aber nicht notwendig.

Die meisten der 4-lagigen Leiterplatten, die ich herstelle, haben beide inneren Schichten als Masseebenen, um ein Hochfrequenz-Routing auf den äußeren Schichten zu ermöglichen, und werden dann, wenn es nicht erforderlich ist, eine ununterbrochene Ebene zu bilden, zerhackt, um sie für die Strom- und Signalführung zu verwenden nach Bedarf. Sie können Masse und Strom auch auf äußeren Schichten leiten.

Grundsätzlich können Sie alle Schichten nach Bedarf verwenden, denken Sie nicht, dass Sie nur eine Schicht nur für Strom oder nur Signale verwenden können.

Ich sehe einen Vorschlag, eine Ebene für horizontale und eine Ebene für vertikale Spuren zu verwenden, aber dies ist wieder ein Fall von "das war damals, das ist jetzt". Es ist ein nützlicher Ausgangspunkt für einfache Platinen, aber wenn Sie anfangen, hauptsächlich oberflächenmontierte Komponenten zu verwenden, und Hochgeschwindigkeitssignale oder schnelle Flanken in den Mix werfen, fällt das Konzept schnell auseinander.

Meine Vorgehensweise ist wie folgt:

1. Beginnen Sie mit der Platzierung von Schlüsselkomponenten - Steckverbinder, große ICs usw.
2. Finden Sie heraus, wo sich die Stromanschlüsse jedes ICs befinden, und stellen Sie sicher, dass Entkopplungskondensatoren in der Nähe Vorrang haben (z. B. kann ein Pull-up-Widerstand für einen Schalter überall hingehen, also lassen Sie ihn nicht eine Entkopplungskappe verschieben).
3. Verlegen Sie einige vorläufige Stromversorgungsebenen oder zumindest Durchkontaktierungen, um bei Bedarf das Routing von Ebenen auf anderen Ebenen zu ermöglichen.
4. Leiten Sie alle Hochgeschwindigkeitssignale (differentielle Spuren, USB, HF-Spuren usw.), falls vorhanden. Dies sind die am strengsten kontrollierten Beschränkungen und müssen daher bevorzugt werden. Achten Sie darauf, dass diese während ihrer gesamten Reise eine ununterbrochene Ebene unter sich haben. Das Flugzeug wäre vorzugsweise geerdet, kann aber auch mit Strom versorgt werden, solange an jedem Ende genügend Entkopplungskondensatoren von der Stromversorgung zur Erde vorhanden sind, damit Rückströme auf das Flugzeug springen können.
5. Verlegen Sie alle analogen Komponenten - damit ist das Trennen von analogen und digitalen Masseebenen nicht erforderlich und kann schädlich sein. Die Hauptidee besteht darin, analoge und digitale Schaltungen zu trennen - Sie möchten nicht, dass Rückströme von Ihren digitalen Komponenten unter Ihren empfindlichen analogen oder HF-Komponenten laufen.
6. Platzieren Sie alle weniger wichtigen Komponenten dort, wo Platz für sie ist, aber versuchen Sie, sie mit Komponenten zu gruppieren, zu denen sie gehören. Platzieren Sie beispielsweise keinen Pull-up-Widerstand am gegenüberliegenden Ende der Platine von allen anderen Teilen, mit denen die Spur verbunden ist.
7. Leiten Sie die zweitwichtigsten Signale, beginnend mit allen parallelen Bussen, die ein ähnliches Routing oder eine ähnliche Länge wünschen, zusammen mit Bussen wie JTAG oder SPI.
8. Beginnen Sie, Ihre Energieebenen basierend auf Ihren vorläufigen Pfaden aus Schritt 2 auszufüllen. Sie werden wahrscheinlich feststellen, dass diese sich bewegen müssen, während Sie fortfahren.
9. Leiten Sie den Rest der Signale - z. B. können Tasten und langsame Signale so ziemlich überall geroutet werden, die Anzahl der Durchkontaktierungen in solchen Spuren spielt keine große Rolle, sodass sie herumspringen können, um alles andere zu vermeiden.

Ich neige auch dazu, von beiden Enden zu routen - mit den Komponenten, die wie kleine Städte gruppiert sind, können Sie Spuren innerhalb jeder Stadt nach Bedarf routen und versuchen, Signalen zu entgehen, die ein gemeinsames Ziel aus jeder Stadt haben, wie kleine Autobahnen. Diese können dann nachträglich angeschlossen werden.

Beachten Sie, dass dies ein iterativer Prozess ist. Betrachten Sie weiterhin das gesamte Bild, um zu sehen, wie sich die einzelnen Teile der Platine wahrscheinlich verbinden werden.

Scheuen Sie sich nicht, Leiterbahnen und Komponenten zu verschieben, während Sie fortfahren. Sie könnten feststellen, dass das Routing beginnt, sich zu entwirren, wenn Sie einen Chip drehen oder einige der Blöcke neu organisieren.