Benötigen Sie Empfehlungen zu 4-Lagen-Platten

Ich habe mich nach der Antwort auf diese Frage umgesehen, also werde ich nur die neuen Fragen stellen.

Ich entwerfe eine PC-Platine, die Schaltungen mit 2 Ampere und einige Mikrocontroller-Schaltungen (Mikroverstärker) mit sehr geringem Stromverbrauch benötigt.

Ich möchte eine 4-Lagen-Platine verwenden. Das Boardhouse, das ich verwenden möchte, liefert Boards mit 1 Unze Kupfer auf der Ober- und Unterseite und 1/2 Unze Kupfer auf den Innenlagen.

Mein Board hat viele oberflächenmontierte Komponenten und eine kleine Anzahl von Durchgangslochkomponenten.

Auf der Platine befinden sich DC-DC-Abwärts- und Aufwärtswandler, die bei etwa 1 - 2 MHz arbeiten (unter Verwendung abgeschirmter Induktivitäten). Es gibt einen Mikrocontroller, der einen 20-MHz-Kristall sowie einen 32,768-kHz-Kristall und einen USB-Anschluss betreibt. Das ist ungefähr so ​​​​schnell wie meine Schaltung wird.

Ich montiere mein Board in eine geerdete Aluminiumgussbox, um Rauschen zu vermeiden.

Ich sehe viele Texte, die mir empfehlen, meine obere Schicht für Strombusse und die untere Schicht für Masse zu verwenden. Sie sagen, dass die inneren beiden Schichten für die Signalführung und den geringen Strombedarf verwendet werden sollen.

Ich vermute, dass dies auch eine gewisse Rauschunterdrückung für die schnelleren Schaltkreise in den inneren Schichten bieten soll.

Da mein Board und meine Komponenten ziemlich dicht sind (mehr als 1000 Pins in DipTrace auf einem 4 x 3-Zoll-Board) und es sich hauptsächlich um oberflächenmontierte Komponenten handelt, ist meine Frage, dass ich es einfacher (und meinen Plan) finde, kleine Signale zu routen Spuren auf der obersten Schicht, Hochgeschwindigkeitssignalspuren auf der 3. Schicht (von oben) und verwenden Sie die 2. Schicht für die Stromversorgung und die untere für die Masse. Ich habe keine Hochstrom-Erdungskreise. Alle Hochstromkreise, die ich habe, sind Stromkreise.

Ist dies in Ordnung oder werde ich auf Fallstricke stoßen (z. B. sicherstellen müssen, dass die Leiterbahnen auf den Stromkreisen wegen des 1/2-Unzen-Kupfers doppelt breit sind)

Und wäre es klüger, die 2. Schicht für den Boden und die Unterseite (1 Unze Kupfer) für die Stromversorgung zu verwenden? Ich glaube nicht, dass ich die Abschirmung der Erde auf der Unterseite brauche, da meine gesamte Platine in das Metallgehäuse geht, das auch geerdet wird.

Ich bin mir nicht sicher, woher Sie diese Empfehlungen haben. Sie könnten für 8-10-12-Lagen-Boards mit vergrabenen / blinden Durchkontaktierungen gut sein, aber nicht für 4-Lagen. Der typische 4-Schicht-Aufbau besteht darin, die obere Schicht für die Hochgeschwindigkeitssignalisierung (keine Durchkontaktierungen von Komponente zu Komponente), die 2. Schicht als gesamte Masse, die 3. Schicht für geteilte Stromversorgungsebenen und die untere für alles andere zu verwenden.
Kurz beiseite: Sie haben „Hochstrom-Leistungskreise“, aber „keine Hochstrom-Massekreise“? Ihre hohen Stromrückgaben sind also unabhängig von der Erde?
Ja, Hochstromrückführungen sind unabhängig von Masse. Sie verwenden High-Side-Treiber im MOSFET-Stil.
@ndim Zum Beispiel haben Leistungsumschalter lokale Hochstromschleifen, daher ist es ratsam, diese Schleifen lokal von der gemeinsamen Masse isoliert zu verlegen und die lokale Masse des Umschalterlayouts über ein bis zwei Durchkontaktierungen zu verbinden. Ich bin mir jedoch nicht sicher, was die Markierung b unter High-Side-Schaltern und ohne Rückleitung bedeutet.
Die Umschalter laden in diesem Fall nur einen Supercap auf, und ein anderer liefert Strom für etwa 10 ICs, einen Mikrocontroller usw. Die Schaltkreise mit höherer Leistung werden weit entfernt gehalten und sind nur High-Side-Schalter, die eine +12-V-Versorgung bei etwa 10 A schalten insgesamt in 8 oder 9 separate Stifte, um zu Glühlampen zu gelangen, die außerhalb meiner Platine geerdet sind. Diese 10a fließt also nicht durch die Masseebenen meiner Schaltung.

Antworten (2)

Sie werden sich selbst hassen, wenn es darum geht, das Board hochzubringen, wenn Sie alle wichtigen Dinge auf einer vergrabenen Schicht haben. Dies macht sowohl das Sondieren als auch das Hinzufügen von Kakerlaken viel schwieriger als es sein muss.

Der Standardaufbau für 4 Schichten, den fast jeder verwendet, sind Signale auf den äußeren Schichten, Masse auf L2 und Strom (und möglicherweise unkritische Signale auf L3). Beachten Sie, dass das schnelle Zeug dann mit dem Silizium auf L1 landet (daher keine Durchkontaktierungen in Hochgeschwindigkeitsnetzen), können Sie es nicht auf L4 routen, es sei denn, Sie können eine lokale Referenzebene unter diesem Brett auf L3 plus entsprechende Nähte organisieren.

Ich möchte anmerken, dass Referenzebenen nicht geerdet werden müssen, eine gut entkoppelte Leistungsebene ist genauso gut, aber denken Sie daran, dort zu entkoppeln, wo das Signal die Referenzebenen wechselt.

Vergrabene Signalschichten sind sinnvoll, sobald Sie etwa 8 Schichten erreichen, aber auf einer 4-Schicht?. Ein Kommentar, den ich machen möchte, ist, dass ein dünnerer Schicht-zu-Schicht-Abstand zwischen der Masse- und der Hochgeschwindigkeitsschicht (was auch immer es ist) ein großer Gewinn sowohl aus EMV- als auch aus SI-Perspektive ist (es macht auch Ihre kontrollierten Impedanzspuren dünner), finden Sie heraus was Ihr Boardhouse hier leisten kann.

Ich habe in der Vergangenheit ein paar 4-Lagen-Boards gemacht und aus Erfahrung würde ich niemals irgendwelche Spuren in die inneren Schichten legen. Ich würde die oberste Schicht für Signalspuren und vielleicht Stromspuren behalten, wenn Sie genug Platz dafür haben. Die zweite Schicht sollte Ihre Masse- oder Split-Power-Ebene sein. Die dritte Schicht ist eine geteilte Leistungsebene oder Masse. Und die vierte Schicht sollte für Leiterbahnen (Durchkontaktierungen) und wenige Komponenten sein, wenn Sie keinen Platz haben.

Hier ist ein Bild des Stapels, den Sie normalerweise sehen würden:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

In diesem Sinne gibt es auch noch ein paar Dinge zu beachten. Beispielsweise sollten Sie die Signalspur niemals zu nahe oder unter Ihren Oszillator legen, da dies die Integrität des Signals beeinträchtigen kann. Achten Sie auch darauf, wie viele Durchkontaktierungen Sie benötigen würden, wenn Sie Schichten für Hochleistungsspuren überspringen möchten. Nur ein paar Dinge, die zusammen mit dem Rest des Design Rule Checks zu beachten sind.

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