PCB-Design: Sicherer Abstand zwischen Via und Masse oder Vcc-Innenebene

Als Neuling machen Sie entweder ein fortgeschrittenes Board als erstes Projekt oder Sie verwenden unnötig dünne Leiterbahn- und Abstandsbreiten. Ihre 0,1 mm ergeben nur 4 mil. Sofern Sie keinen Grund dafür haben, ist 8 mil universeller oder ohne zusätzliche Kosten herstellbar. Sofern Sie keine großen BGA-Gehäuse verwenden, sollte Ihre knappe Mindestbreite und Ihr Platzbedarf gering sein.

Ein weiteres Problem ist die Verwendung eines ganzen Flugzeugs für die Stromversorgung. Ja, ich weiß, dass es da draußen eine Menge reflexartiger Religion gibt, aber höre wirklich auf und denke darüber nach. Was genau versuchen Sie zu lösen, indem Sie ein ganzes Flugzeug für die Stromversorgung verwenden? Sie haben bereits ein ganzes Flugzeug für den Boden, also werden die wünschenswerten Effekte eines Bodenflugzeugs da sein, egal ob Sie ein Antriebsflugzeug haben oder nicht. Die kleine zusätzliche Kapazität der Leistung gegen Erde, die eine Leiterplatte bereitstellt, ist relativ klein und garantiert keine Leistung mit niedriger Impedanz, außer bei sehr hohen Frequenzen. Sofern dieses Design HF bei hohen 100 MHz oder mehr nicht handhabt, gibt es wenig Grund für eine Leistungsebene. Das Design wird wahrscheinlich mehr davon profitieren, wenn es das Routing von Signalen in einer dritten Schicht zulässt, als von einem geringfügigen Vorteil einer Stromversorgungsebene.

Die Stromversorgung muss jedoch an jedem Verwendungspunkt weiterhin eine niedrige Impedanz aufweisen. Dies wird durch eine ordnungsgemäße Umgehung so nah wie möglich direkt dort erreicht, wo der Strom in jeden Chip eintritt. Eine 1-µF-Keramikkappe gegen Masse bietet eine niedrige Impedanz bis zu einigen 100 MHz, was beispielsweise für typische Mikrocontroller-Designs gut genug ist. Bei niedrigen Frequenzen hat selbst eine bescheidene Spur so wenig Widerstand, dass sie für die meisten Leistungszwecke keine Rolle spielt. Die Kupferbahnen kümmern sich um die niederfrequente Impedanz, und der Bypass kappt die hochfrequente Impedanz.

Anders gesagt, wenn Sie eine gute Masseebene haben und eine gute Umgehung verwenden, hat eine Leistungsebene wenig Vorteil.

Um Ihre Fragen zu den USB-Signalen zu beantworten, machen Sie sich keine Sorgen. Wie ich oben sagte, würde ich 8-Millimeter-Abstände zu anderen Orten anstelle von 4-Millimeter-Abständen wünschen. Aber selbst ein paar 4-mil-Lücken spielen keine Rolle, solange die Spuren vom USB-Anschluss zum Chip, der die D + - und D--Leitungen verarbeitet, kurz sind. Wenn die D+- und D--Leitungen auf der Platine eine Gesamtlänge von 2,5 cm oder weniger haben und einigermaßen gerade sind, spielen ein paar 4-mil-Abstände zum Boden keine Rolle.

Die Platzierung des USB-Chips in der Nähe des USB-Anschlusses hätte eine ziemlich hohe Designpriorität erhalten sollen.

Angenommen, Sie übertragen Daten über Ihren USB-Anschluss, sollten Sie die D+- und D--Spuren als differenzielles Paar mit einer charakteristischen differenziellen Impedanz von etwa 90 Ohm leiten. Der Abstand zwischen den Datenspuren/Durchkontaktierungen und anderen Signalen (einschließlich Strom und Erde) sollte mindestens 0,5 mm betragen, und der Abstand zwischen den Daten und allen Taktsignalen (oder anderen sich schnell ändernden) Signalen sollte mindestens 1,3 mm betragen. Idealerweise sollten Sie die Anzahl der Vias in den Datenverbindungen für den USB minimieren.

Hier ist ein Referenzdokument für das Design von USB-Platinen: http://www.usb.org/developers/docs/hs_usb_pdg_r1_0.pdf

Auch wenn Sie kein Hochgeschwindigkeitsdesign erstellen, empfiehlt es sich, diese Richtlinien zu befolgen.