Probleme mit PCB-Design, Groundplane und Powerplane

Dies ist das erste Mal, dass ich eine 4-Lagen-Leiterplatte entwerfe. Die Schaltung arbeitet auf mehreren Frequenzen: Der Signalerfassungsteil arbeitet mit wenigen Hz bis 200 Hz (max), aber ein Teil der Schaltung erzeugt 13,56 MHz. Die Stromversorgung erfolgt mit 3,3 V aus einem Lipo-Akku. Ich plane, die Schichten wie folgt zu stapeln:

  1. Signal

  2. Grundebene

  3. Motorflugzeug

  4. Signal

Ich verwende KiCad. Ich habe bereits Groundplane und Powerplane erstellt. Ich habe den Minuspol der Batterie per Via mit der Masseebene verbunden. Der Schaltplan hat viele ICs, die Masse benötigen. Ich verbinde diese Pads auch nur über Durchkontaktierungen mit der Masseebene.

Meine Frage ist : Muss ich die Verbindungen in der Masseebene verlegen (alle zusammen, ich meine, muss ich sie in der Masseebene der 2. Schicht meiner Leiterplatte wieder miteinander verbinden) oder werden die Durchkontaktierungen von den IC-Pads ( soll als Schaltplan mit Masse verbunden sein) mit der Masseebene ausreicht? Mein Verständnis ist, dass die Grundplatte voll Kupfer ist, es sei denn, ich leite irgendein Signal durch sie.

Es ist schon eine Weile her, dass ich KiCad verwendet habe, daher bin ich mir nicht sicher, ob dies für KiCad gilt. Wenn Sie eine Ebene definieren und das Erdungsnetz daran anbringen, werden Ihre Vias im Allgemeinen mit der Ebene verbunden, und es besteht keine Notwendigkeit, die Erdungsverbindungen in der Ebene zu verlegen.
« Muss ich die Verbindungen von Valerie Varda routen [...]? » Diese Redewendung kannte ich nicht :D!
Wenn Sie eine richtig gegossene Masseebene haben, müssen Sie keine Spuren zwischen den Masse-VIAs auf irgendeiner Schicht führen. Sie werden durch das Flugzeug verbunden, und es sind keine zusätzlichen Verbindungsarbeiten erforderlich.
Sorry für die Tippfehler. Ich weiß nicht, wie ich auf so einen seltsamen Satz gekommen bin. Ich habe es bearbeitet. @Nascha

Antworten (2)

In KiCad müssen Sie zum Erstellen einer GND-Ebene die Schaltfläche "Gefüllte Zonen hinzufügen" aus der Symbolleiste verwenden, die normalerweise auf der rechten Seite des Bildschirms sichtbar ist. Wählen Sie die Ebene aus, auf der sich diese Zone befinden soll, und zeichnen Sie Ihr Flugzeug. Normalerweise möchten Sie die gesamte Ebene mit dieser Zone / GND-Ebene abdecken.

Danach durchläuft jeder normale GND, über den Sie ihn hinzufügen, automatisch alle Schichten und wird automatisch auch mit der GND-Ebene verbunden. Ich habe normale Vias erwähnt, da es die blinden und vergrabenen Vias gibt, was nicht unbedingt bedeuten würde, dass sie automatisch mit Ihren GND-Vias verbunden würden.

Am Ende können Sie sowieso kontrollieren, ob eine Verbindung besteht oder nicht. Wenn an Ihrem Via eine dünne weiße Linie angebracht ist, die mit einem IC-GND-Pin oder einem anderen GND-Punkt auf Ihrer Platine verbunden zu sein scheint, wissen Sie, dass die beabsichtigte Verbindung zum GND nicht hergestellt wurde.

Mein Verständnis ist, dass die Grundplatte voll Kupfer ist, es sei denn, ich leite irgendein Signal durch sie.

Wenn Sie eine Grundebene haben, führen Sie keine Spuren durch diese hindurch. Das vereitelt das Ziel, eine Masseebene zu haben. Es ist in Ordnung, wenn die Masseebene Löcher hat, durch die Signal-/Strom-Durchkontaktierungen gehen, aber lassen Sie die Löcher nicht zu einem Schlitz zusammenlaufen.

Durchkontaktierungen zur ununterbrochenen Masseebene sind in Ordnung. Beachten Sie jedoch, dass eine Masseebene nicht null Widerstand ist. Es ist echtes Kupfer und hat einen kleinen und endlichen Widerstand und ist verlängert, hat also eine endliche Induktivität, sodass durchfließende Ströme Spannungen erzeugen können. Legen Sie Ihre empfindlichen Komponenten so aus, dass sie die durch starke oder sich schnell ändernde Ströme erzeugten Spannungen nicht sehen. Mit einem vernünftigen Grundriss (analog hier, Strom dort, Logik da drüben) funktioniert das oft ganz gut, aber es ist immer noch zu einfach, es zu vermasseln. Wenn Sie Löcher aneinanderreihen lassen, um Schlitze zu bilden, oder Signalspuren durch Ihre Masseebene führen, erhöht dies ihre Induktivität und ihren Widerstand dramatisch und erhöht die Interferenz von Hochstrom in empfindlichen Bereichen, also lassen Sie es.

Wenn Sie nur eine Stromschiene und nur Logik-ICs haben, ist eine Stromversorgungsebene sinnvoll. In einer Mixed-Signal-Platine funktioniert dies tendenziell nicht zu Ihrem Vorteil, denn selbst wenn Sie nicht über mehrere Schienen verfügen, möchten Sie wahrscheinlich mehrere verschiedene Verteilungsregionen, eine „leise“ Schiene für Ihr analoges und „laute“ Schienen für die Logik oder Oszillatoren, jeder einzeln gefiltert. Leiten Sie Ihren Strom mit Gleisen, auf jeden Fall hauptsächlich auf Schicht 3, aber machen Sie sich nicht zu viele Gedanken darüber, Strom und Signale auf alle drei nicht geerdeten Schichten zu legen.

Habe ich erwähnt, keine Spuren durch Ihre Grundebene zu führen?

+1, keine Spuren, Schlitze oder andere Unterbrechungen auf der GND-Ebene. Außerdem haben Sie normalerweise Tonnen von Durchkontaktierungen. Die Verwendung eines Polygon- oder Kupfergusses macht die CAD-Software schwer, da sie den Guss jedes Mal neu berechnen muss, wenn Sie ein Nicht-GND-Via hinzufügen. CAD-Software verfügt normalerweise über einen speziellen "Ebenen" -Modus, der dies schnell macht und nicht den gesamten Guss neu berechnet.
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