Zusätzliche Signalebene vs. viele Durchkontaktierungen

Ich habe eine Schaltung, die ich derzeit mit einer 4-Lagen-Leiterplatte (Signal, Masse, Leistung, Signal) entwerfe. Die Leiterplatte hat ziemlich viele Durchkontaktierungen, um die Signale um die Platine herum zu leiten (es gibt Größenbeschränkungen, was bedeutet, dass ich die ICs nicht so weit platzieren kann, wie ich möchte, was es einfacher machen würde, die Signale ohne Durchkontaktierungen zu leiten). Die Schaltung ist in erster Linie ein Audio-Intercom-System, wobei die überwiegende Mehrheit der Signale von Audiofrequenz ist. Es gibt nur ein paar ICs, die hohe Signale (10 MHz) haben, und diese konnte ich dicht beieinander platzieren, dh die Signalspurlänge reduzieren.

Meine Frage ist, wann Sie das Hinzufügen einer zusätzlichen Signalebene in Betracht ziehen sollten. Gibt es einen Punkt, an dem es besser wird, eine zusätzliche Signalebene hinzuzufügen (z. B. auf eine 6-Lagen-Platine statt auf 4 zu gehen), anstatt viele Durchkontaktierungen zu verwenden? Gibt es eine Betriebsfrequenz, ab der dies besser ist?

Bearbeitet, um PCB-Bilder hinzuzufügen: Vorne/oben Hinten/unten

Ist Ihr Board autorouted oder handrouted? Kannst du uns ein Bild deiner jetzigen Anlage zeigen?
Platine wurde von Hand geroutet, Bilder von beiden Signalebenen hinzugefügt. Ich habe noch nie ein Design mit 4 Schichten erstellt, daher weiß ich nicht, ob die Anzahl der Durchkontaktierungen zu groß ist oder normal aussieht.
Sieht für mich normal aus. Im Vergleich zu Boards, die ich ähnlich komplex gemacht habe, haben Sie viel Platz. Es müssen keine weiteren Schichten hinzugefügt werden. Verbringen Sie einfach noch ein paar Stunden damit, Ihr bestehendes Layout zu optimieren. Auch ohne die beiden überlagerten Schichten sehe ich einige Durchkontaktierungen, die eliminiert werden könnten.

Antworten (1)

Bevor Sie das Brett auf 6 Flugzeuge erweitern, hören Sie wenigstens auf, das zu verschwenden, was Sie haben. Was genau stellen Sie sich ein dediziertes Antriebsflugzeug für Sie vor? Denken Sie darüber nach, anstatt blind der Religion eines anderen zu folgen. Ja, ich weiß, dass viele Designs so sind, aber ohne soliden technischen Grund ist es nur Massenaberglaube.

Verwenden Sie ausreichend breite Leiterbahnen für die Stromversorgung, um den erforderlichen Strom zu unterstützen, und umgehen Sie sie dann lokal an jedem Verwendungspunkt, um sicherzustellen, dass die Impedanz auch bei hohen Frequenzen niedrig ist. Hochstromleitungen vorzugsweise auf der Unterlage, dann auf der Oberlage, dann in Mittellagen nur als letzte Möglichkeit verlegen. Der Grund dafür ist, dass die äußeren Schichten normalerweise dicker sind oder mit geringeren Mehrkosten dicker gemacht werden können.

Hier ist ein guter Schichtaufbau:

  1. Hauptsächlich Signale, können aber auch Stromspuren haben. Hier befinden sich die Pads, daher ist dies der beste Ort für kurze Verbindungen zwischen benachbarten Teilen. Es ist auch ein guter Ort für empfindliche Signale, da sie sich unmittelbar über der Masseebene befinden, während sich alle anderen Signale auf der anderen Seite der Masseebene befinden.

  2. Boden. Allgemeine Erdungsstifte von analogen Teilen sollten eine Durchkontaktierung in der Nähe haben und sofort mit dieser Ebene verbunden sein. Das lässt mehr Platz für das Routing von Signalen auf der oberen Ebene und stellt sicher, dass jeder analoge Erdungspunkt eine gute Erdung ist.

  3. Dritte Wahl für Signale. Diese Schicht wird hauptsächlich zum Routen von Signalen verwendet, bei denen die Topologie mehr Überkreuzungen erfordert. Die erste Verteidigung gegen unordentliches Routing ist ein gutes Layout. Aber selbst nach einem guten Layout braucht man manchmal noch einen weiteren Jumper oder eine Brücke, die einfach nicht auf die anderen Layer passt. Der Grund, dies als letzte Wahl zu verwenden, liegt darin, dass es schwieriger ist, Signale zu debuggen und zu bearbeiten, die sich auf inneren Ebenen befinden.

    In einigen Fällen ist diese Schicht ein lokaler Erdungsfleck für etwas, das durch seine Stromversorgung böse Hochfrequenzströme erzeugt, wie viele digitale Chips und ihre unmittelbare Umgebung. Diese Lokalmasse ist dann an genau einer Stelle mit der Mastermasse verbunden .

  4. Bevorzugter Layer für Stromeinspeisungen, zweite Wahl für Signale.

Was bringt Ihnen ein dediziertes Antriebsflugzeug?
Folgen Sie bitte der Frage Olin: Bedeutet Ihr kursiver Punkt 3, dass, wenn ein Teil der Schicht 3 Signale hat und ein Teil davon einen geerdeten Kupferguss hat, dann, wenn Durchkontaktierungen verwendet werden, um Stifte auf Schicht 1 mit Masse zu verbinden (was bedeutet, dass sie dies auch tun werden auf Schicht 3 vorhanden sind), sollten sie nicht an dieser Grundebene befestigt werden? dh nicht mit der Masseebene verbunden, abgesehen von einem Via, was tut das? Oder ist es in Ordnung, die geerdeten Durchkontaktierungen alle mit der Erdungsebene der Schicht 3 zu verbinden? Ist das eine Erdschleife und schlecht?
@John: Wenn Sie ein lokales Bodenpolygon haben, verbinden Sie alle Pins dieses lokalen Bodens direkt mit dem Polygon. Verbinden Sie dann dieses Polygon an einem einzigen Punkt mit dem Hauptboden. Auf diese Weise bleiben die Hochfrequenzströme, die zwischen den Teilen auf der lokalen Masse fließen, von der Hauptmasse fern. Ich positioniere den Verbindungspunkt zur Haupterde oft in der Nähe des Verbindungspunkts zur Stromversorgung für diesen Unterabschnitt und platziere dann eine sekundäre Bypass-Kappe über diesen beiden Punkten. Sie können 1 uF für Bypass-Kappen an einzelnen Stiften verwenden, dann 10 uF für den sekundären Bypass über die Strom- / Erdungspunkte.
@dextorb: In einigen Hochstromanwendungen kann es nützlich sein, aber meistens dient es nur dazu, die religiösen Überzeugungen von jemandem zu befriedigen.
@OlinLathrop Hrm, OK, danke. Ich habe an einigen Designs gearbeitet, die eine dedizierte geteilte Leistungsebene verwenden. Sie sagen, dass dies außer der Verwendung von Hochstrom nicht erforderlich ist? Ich denke, mein religiöser Glaube ist, dass das Flugzeug eine geringere Impedanz hat und dies in gewisser Weise hilft, aber ich habe keine Dokumentation (Bibel), um dies zu belegen.
Zusätzliche Signalebene vs. viele Durchkontaktierungen
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