Ich entwerfe eine 4-Lagen-Leiterplatte mit folgendem Aufbau: Signaloberseite, Masseebene, Leistungsebene, Signalunterseite.
Dies ist die erste Platine, die ich so herstelle, die ein lautes SMPS mit einer Schaltfrequenz von 600 kHz sowie ein 32-MHz-uC- und ein drahtloses 2,4-GHz-Modul enthält. Ich möchte das Rauschen der verschiedenen Blöcke isolieren und verhindern, dass es einen anderen Block stört, zum Beispiel sollten die SMPS- und uC-Geräusche das Funkmodul nicht stören. Dafür teile ich die Stromversorgungsebene in drei geschlossene Bereiche auf, einen für jede Spannung (SMPS erzeugt 5,0 V und 3,3 V und 5,0 V von einem sehr kleinen 50-mA-Linearregler für das Hilfseinschaltsystem), behalte aber den Boden Ebene ungespalten und das gesamte Brett bedeckend. Die SMPS-, uC- und Funkmodulblöcke sind auf der Platine voneinander getrennt.
Die Fragen sind:
Mein Verständnis ist, dass sich eine Erdungsstelle immer unter oder über den Signal- und Leistungsspuren befinden sollte, um Schleifen zu minimieren und die von der Platine erzeugte EMI zu reduzieren. Auch wenn die verschiedenen Blöcke auf der Platine bereits physisch getrennt sind, würden ihre Rückströme in der ungeteilten Masseebene fließen, ohne sich gegenseitig zu stören . Ist das korrekt? Aber ich habe auch gelesen, wie man die Grundebene in Zonen aufteilt, eine für jedes Subsystem, und diese verschiedenen Blöcke an nur einem Punkt verbindet (Sternverbindung). Was ist besser und warum?
Diese aufgeteilte Anordnung würde helfen, Geräusche zwischen den Modulen zu übertragen?
Wenn Sie mehrere Versorgungsspannungen und eine 4-Lagen-Platine haben, haben Sie keine große Wahl. Sie müssen unterschiedliche Spannungen an die verschiedenen Lasten liefern. Ob es das Rauschen reduziert oder erhöht, hängt viel mit den Details der Anordnung zusammen. Diese Frage kann nicht pauschal beantwortet werden. Betrachten Sie es besser so, dass Sie Ihr Antriebsflugzeug aufteilen müssen - wie geht das am besten?
Würde das Aufgießen von Massekupfer auf der Ober- und Unterseite dazu beitragen, EMI-Rauschen außerhalb der Platine zu reduzieren?
Dies ist möglich, wenn Sie mehrere Durchkontaktierungen bereitstellen, um den Erdungsbereich der äußeren Schicht mit der Erdungsebene zu verbinden. Es wird auch Ihren fabelhaften Lieferanten glücklich machen, da es die Menge an Kupfer reduziert, die sie ätzen müssen, um Ihre Platine herzustellen.
Achten Sie darauf, die Masse der äußeren Schicht nicht zu nahe an Ihre 2,4-GHz-Leiterbahnen zu bringen, denn wenn sie näher als beispielsweise 5 Leiterbahnbreiten ist, ändert sich die charakteristische Impedanz Ihrer Leitung mit kontrollierter Impedanz.
Wäre es besser, auch die Masseebene aufzuteilen (und KEINE Masse auf Ober- und Unterseite zu gießen, um eine Schleife zu vermeiden) und sternförmig zu verbinden? Ich habe gehört, dass es besser ist, die Grundebene ganz zu lassen, aber jeder scheint seine eigene Version zu haben.
Kurze Antwort: nein.
Wenn Sie besonders darauf achten, wie Sie die Leistungsebene aufteilen, und wenn Ihre Schaltung dies erfordert, gibt es Fälle, in denen dies die Dinge verbessern kann.
Aber wenn Sie eine einzige Antwort von jemandem wollen, der fast nichts über die Schaltung weiß, die Sie entwerfen, dann ist die beste Antwort, die Grundebene nicht zu teilen.
Eine weitere Sache, auf die Sie achten sollten
Ihr Stapel ist Signal-Masse-Strom-Signal. Mit Splits in der Leistungsebene.
Wenn Sie auf der untersten Schicht routen, versuchen Sie, die Splits in der Stromversorgungsebene nicht zu kreuzen, da diese Leiterbahnen der unteren Schicht tatsächlich das Stromnetz und nicht Masse als Rückweg für hochfrequente Komponenten des Signals verwenden.
Achten Sie auch darauf, dass (Hochgeschwindigkeits-)Signale von der oberen zur unteren Schicht springen, da dies auch einen Übergang des Rückstroms vom Stromnetz zum Erdungsnetz erfordert. Dieser Rückstrom wird wahrscheinlich durch den nächstgelegenen Entkopplungskondensator fließen - also ist es am zweitbesten, einen Entkopplungskondensator in der Nähe jeder Stelle zu platzieren, an der der Rückstrom zwischen den Ebenen kreuzen muss. (Das Beste ist, überhaupt nicht zwischen Flugzeugen zu wechseln).
Bearbeiten
Ich stelle sicher, dass alle HF-Signale keine Splits kreuzen, aber es gibt ein paar DC-Spuren, die sie unvermeidlich kreuzen. Kann das ein Problem sein?
Denken Sie darüber nach: Wenn Sie sagen, es ist eine Gleichstromspur, meinen Sie, dass sich die Spannung nicht ändert oder der Strom sich nicht ändert? Aktuelle Änderungen verursachen Probleme beim Überfahren eines Splits. (Spannungsänderungen sind nur problematisch, weil sie normalerweise Stromänderungen verursachen)
Es hängt also davon ab, ob Sie von einem "Gleichstrom" -Signal sprechen, wie einer Freigabeleitung für eine Stromversorgung, die beim Start einmal eingeschaltet und dann für immer auf derselben Spannung belassen wird, oder von einer Stromschiene für eine zusätzliche Schiene, die nicht vorhanden war Es lohnt sich nicht, dafür einen Split zu machen.
Ein DC-Steuersignal ist kein Problem.
Wenn es sich um ein Leistungssignal mit unterschiedlichem Laststrom handelt, können Sie das Problem mit Entkopplungskondensatoren beheben. Ein Entkopplungskondensator lässt die hochfrequenten Änderungen des Stroms über den kurzen Weg durch den Kondensator statt über den langen Weg durch die Bahn kommen.
Jesus Kastane
Reuven
Reuven