Auswahl des richtigen Masse- oder Stromnetzes für interne Kupferebenen in einem 4-Lagen-Design

Ich bin ein Chemiestudent, der im Rahmen einer außerschulischen Herausforderung versucht, eine Leiterplattenschaltung nachzubauen. Ich bin überfordert, aber ich lerne viel und will nicht aufgeben. Ich habe versucht, das Design mit 2 Schichten zu routen, konnte aber aufgrund von Dichte-/Platzproblemen nicht alle erforderlichen Verbindungen herstellen (die x/y-Abmessungen der Platine können nicht erhöht werden). Daher habe ich mich entschieden, ein 4-Schicht-Design zu versuchen, basierend auf der Annahme, dass diese Flugzeuge viele der Spuren/Spuren entfernen werden, die eine vollständige Konnektivität behindern.

Der Stapel:

Mein Elektrofreund empfahl folgendes Setup:

  1. Obere Signal-/Komponentenebene (Buchsen, Potis, Tasten)

  2. PWR interne Ebene

  3. GND interne Ebene

  4. Untere Signal-/Komponentenschicht (die Schicht mit allen Komponenten).

Allgemein:

  • Ein Audiosignalprozessor (Audio-Verzögerungseinheit).
  • Stromverbrauch: +12-V-Schiene: 188 mA max. / -12-V-Schiene: 48 mA max
  • Digitalleistung: 3,3 V
  • Audioausgang: +10,5 V bis -10,5 V maximale Ausgangsleistung
  • Taktsignalausgang: 0 V bis 8,2 V

Hauptbestandteile

Meine Frage:

Wenn man es mit mehreren GND-Netzen (z. B. GND, GNDA, GNDADC) oder PWR-Netzen (z. B. -12 VA, +12 V, +3 V3, +3,3 VA DC) zu tun hat, darf man PWR- oder GND-Ebenen aufgrund der angenommenen Kapazität/Induktivität nicht aufteilen /Energieniveauunterschiede, wie wählt man dann aus, welches Netz den jeweiligen inneren Schichten zugeordnet wird?

Meine Gedanken:

  • Alle GNDS in einer Ebene zusammenbinden? Nein - Die Platine enthält sowohl digitale als auch analoge Signale, und nach dem, was ich gelesen habe, gehe ich davon aus, dass das Erstellen einer gemeinsamen Masse zu unerwünschtem Rauschen, Erdschleifen usw. führt.

  • Sehen Sie sich die Netzliste an und gehen Sie davon aus, dass die Anzahl der für die jeweiligen GND/PWR-Verbindungen erforderlichen Verbindungen bestimmen sollte, welche GND/PWR der Erdungs-/Stromversorgungsebene zugewiesen wird. Das heißt, schauen Sie sich die Netzliste an, nehmen Sie an, dass die Anzahl der Pads proportional zu den erforderlichen zurückkehrenden GND/PWR-Verbindungen ist, die höchste GND/PWR-Padanzahl bestimmt die GND/PWR-Ebene. Schauen Sie sich alternativ den Schaltplan an und zählen Sie die Anzahl der verschiedenen GNDs / PWRs, um eine Entscheidung zu treffen. Das wären dann 3,3 V für die Powerplane und GND für die Groundplane.

Bilder

Leiterplatte

Leistungsteil

Vollständiges Schema

https://github.com/4ms/DLD/blob/master/hardware/DLD-v1-schematic.pdf

Jede Hilfe wäre sehr appreaciated.

Du hast all das Zeug auf der obersten Schicht? Gibt es einen Grund, warum Sie wollten, dass dieses Board einseitig ist? Wozu dienen all die plattierten Durchgangslöcher?
Ja, ich benutze Schablonen und einen DIY-Reflow-Ofen - außerdem baue ich einen PNP und würde daher einseitige Designs bevorzugen. Die plattierten Durchgangslöcher sind für Eingangsbuchsen, Tasten und Potis. Ich werde meinen Beitrag bearbeiten und meinen Wunsch nach einer Komponenten- / Signalebene + PWR-Ebene + GND-Ebene + Komponentensignalebene einfügen. Danke, für ihre Frage.
Ich würde vorschlagen, dass Sie mit einer klareren Unterscheidung Ihrer Komponenten in Bezug auf analog / digital beginnen. Derzeit sieht die Platzierung zufällig aus. Es gibt immer eine Debatte über geteilte Bodenebenen. Wenn Sie mit Ihrem Layout vorsichtig sind, können Sie möglicherweise vermeiden, die Grundebene zu teilen. Es geht darum, wo Ströme fließen.
Ich kann Ihnen versichern, dass die Platzierung nicht zufällig ist, dies wird deutlicher, wenn Sie das Rattennetz/die Netze sehen. Darüber hinaus sind die Funktionalität und das Layout von Töpfen, Buchsen und Knöpfen auf der oberen Schicht nicht offensichtlich, wenn man die untere Schicht betrachtet. Ich hätte die PCB-Datei hochgeladen, aber soweit ich weiß, ist dies nicht möglich.
Wenn Sie eine Linie ziehen würden, die analog von digital trennt, wäre sie nicht gerade. Das erschwert Ihre Aufgabe. Die Herausforderung besteht darin, widersprüchliche Einschränkungen aufzulösen.

Antworten (1)

Es ist völlig in Ordnung, digitale und analoge Schaltungsrückführungen an dieselbe Kupferebene anzuschließen (tatsächlich ist dies eine Voraussetzung für bestimmte Hochleistungs-ADCs), aber man muss die analogen und digitalen Spuren auf der obersten Schicht oder Schicht unter der Ebene trennen und behalten räumlich getrennt, bis sie an einem gemeinsamen Punkt zusammenlaufen, normalerweise am Steckverbinder, der die Platine mit Strom versorgt.

Googeln Sie alles, was von Henry Ott geschrieben wurde, oder besorgen Sie sich ein Exemplar des Buches "Gründe für Erdung".

Auswahl des richtigen Masse- oder Stromnetzes für interne Kupferebenen in einem 4-Lagen-Design
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