Powerplanes auf PCB aufteilen

Ich unterstütze den Rat, eine einzige Masseebene zu verwenden. Es ist sehr schwierig, eine geteilte Masseebene korrekt hinzubekommen. In den meisten Situationen funktioniert eine durchgehende Grundplatte genauso gut – wenn sie richtig konstruiert ist. Richtig bedeutet meistens, dass digitale Signale und ihre Rückwege von analogen Signalen und ihren Rückwegen getrennt gehalten werden. Eine Möglichkeit, darüber nachzudenken, besteht darin, so zu entwerfen, als ob Sie eine geteilte Grundebene verwenden würden: Legen Sie analoge und digitale Bereiche fest, und Leiterbahnen dürfen die Grenze nicht ohne starke Filterung überschreiten, aber dann einfach die Aufteilung vernachlässigen.

Das Splitten von Power Planes ist eine gute Idee, besonders auf einem 4-Lagen-Board. Versuchen Sie, Ihre Leiterplatte so anzuordnen, dass die verschiedenen Stromschienen schöne zusammenhängende Bereiche bilden. Konzentrieren Sie sich zunächst auf die Schienen mit der höchsten Frequenz, dem höchsten Strom und der niedrigsten Spannung – beispielsweise CPU- und FPGA-Kernlogikspannungen. Als nächstes jede Stromschiene, die eine große Anzahl nicht differenzieller IOs versorgt. Dies sind die Stromversorgungen, die eine besonders niedrige Induktivität benötigen. Für weniger kritische Schienen wie Opamp-Netzteile oder langsame digitale Logik können Sie einfach Traces für die Stromversorgung ausführen.

Die andere zu beachtende Sache ist, dass in einem 4-Layer-Stapel wie diesem Signale auf einer Seite auf die Stromversorgungsebene und nicht auf die Masseebene bezogen werden. Das bedeutet einiges. Erstens, wenn Sie Rauschen auf Ihrer Stromversorgungsebene haben, sehen Signale, die darauf verweisen, dieses Rauschen. Zweitens, wenn Sie Ihre Antriebsebene wie vorgeschlagen geteilt haben, haben alle Spuren, die die Lücke überqueren, keinen geeigneten Rückweg. Vermeiden Sie nach Möglichkeit das Überqueren von Unterbrechungen in der Ebene, verwenden Sie jedoch gegebenenfalls Überbrückungskondensatoren. Ein Sonderfall dieses Problems ist, dass sich Ihre Referenzebene von Masse zu Strom ändert, wenn Sie ein Via verwenden, um von der oberen zur unteren Schicht zu gelangen. Alle Signal-Durchkontaktierungen wie diese benötigen einen Bypass-Kondensator so nah wie möglich.

In einigen Fällen habe ich eine 4-Lagen-Leiterplatte verwendet, bei der beide inneren Ebenen der Masse zugeordnet sind, und die Stromversorgung als Leiterbahnen ausgeführt. Dies wird für viele Anwendungen nicht funktionieren, aber dies war eine analoge Platine mit geringer Dichte und es funktionierte großartig. Ich habe auch eine durchgehende Masse + geteilte Leistungsebene verwendet, aber in einem Bereich eine zweite Masse auf der Leistungsschicht platziert, um analoge Signale mit Massebezug aufzunehmen.

Der Vorteil von zwei Masseebenen besteht darin, dass die Referenz auf beiden Seiten geerdet ist, wenn Ihr Signal durch eine Durchkontaktierung geht. Sie müssen immer noch einen Pfad für den Rückstrom bereitstellen, aber es kann eher ein Via als ein Bypass-Kondensator sein.

Wenn Sie Ihre Komponenten platzieren, werden sie hoffentlich in logischen Gruppierungen basierend auf den Spannungspegeln angeordnet, z. usw. Wenn dies erledigt ist, sollte es einfacher sein, Bereiche zu definieren, in denen eine bestimmte Spannungsschiene dominiert, und Sie würden diesen Bereich auf der Stromversorgungsebene aufteilen.

Wie Sie es tun, hängt von Ihrem Werkzeug ab, aber zum Beispiel würden Sie in Altium mit einer festen Ebene beginnen (keine Schicht, die leer beginnt und Kupferspuren und andere Merkmale hinzufügt, sondern eine Ebene, die als festes Kupfer beginnt und wenn Elemente hinzugefügt werden das Kupfer wird entfernt), und Sie würden Linien hinzufügen, um verschiedene Abschnitte zu isolieren. Dann müssen Sie diese geteilten Ebenen irgendwie mit Durchkontaktierungen von den Spannungsquellen speisen. Vielleicht passiert die geteilte Ebene unter dem Regler, der diese Schiene versorgt, oder Sie bringen eine Spur in die Gegend.

Hier ist ein Beispiel dafür, wie es aussehen könnte: Beispiel für eine geteilte Ebene

Achten Sie dabei darauf, dass Sie keine ebenen Bereiche mit vielen Durchkontaktierungen abwürgen.