O melhor empilhamento possível com um PCB de quatro camadas?

Estou projetando um PCB de 4 camadas e sei que o empilhamento padrão é

  1. sinais
  2. GND
  3. VCC
  4. Singais

(GND e VCC podem ser trocados dependendo da camada com mais sinais)

O problema é que eu realmente não quero conectar todos os pinos de aterramento através de vias, eles são muitos! talvez porque eu não esteja acostumado com PCBs de 4 camadas, eu li uma dica de Henry W. Ott sobre um empilhamento diferente

  1. GND
  2. Sinais
  3. Sinais
  4. GND

(Para onde a energia está sendo direcionada com traços largos nos planos de sinal)

Segundo ele, este é o melhor empilhamento possível com um PCB de quatro camadas, pelos seguintes motivos:

1. Camadas de sinal são adjacentes aos planos de terra.

2.As camadas de sinal são fortemente acopladas (próximas) aos seus planos adjacentes.

3. Os planos de terra podem agir como escudos para as camadas de sinal internas. (Eu acho que isso requer costura ??)

4. Vários planos de terra diminuem a impedância de terra (plano de referência) da placa e reduzem a radiação de modo comum. (não entendo realmente este)

Um problema é a conversa cruzada, mas eu realmente não tenho nenhum sinal na terceira camada, então eu não acho que a conversa de corss será um problema com esse empilhamento, estou correto em minha suposição?

Observação: a frequência mais alta é 48 MHz, há um módulo wi-fi na placa também.

Resposta

Você se odiará se empilhar o número dois;) Talvez isso seja duro, mas será um PITA retrabalhando uma placa com todos os sinais internos . Não tenha medo de vias também.

Vamos responder a algumas de suas perguntas:

1.As camadas de sinal são adjacentes para planos terrestres.

Pare de pensar em planos terrestres e pense mais sobre planos de referência. Um sinal passando por um plano de referência, cuja tensão está em VCC, ainda retornará por esse plano de referência. Portanto, o argumento de que, de alguma forma, ter seu sinal passando por GND e não VCC é melhor é basicamente inválido.

2.As camadas de sinal estão fortemente acopladas (próximas) a seus planos adjacentes.

Veja o número um. Acho que o mal-entendido sobre apenas os aviões GND oferecendo um caminho de retorno leva a esse equívoco. O que você quer fazer é manter seus sinais perto de seus planos de referência, e em uma impedância correta constante …

3.Os planos terrestres podem agir como escudos para as camadas de sinal internas. (Eu acho que isso requer costura ??)

Sim, você poderia tentar fazer uma gaiola como esta, eu acho, para sua prancha você “obterá melhores resultados mantendo seu traçado até a altura do plano o mais baixo possível.

4. Vários planos de terra diminuem a impedância do solo (plano de referência) da placa e reduzem o comum -modo de radiação. (não entendo realmente este aqui)

Acho que você interpretou isso como significando que quanto mais aviões gnd eu tiver, melhor, o que realmente não é o caso. Isso soa como uma regra de ouro quebrada para mim.

Minha recomendação para o seu painel com base apenas no que você me disse é fazer o seguinte:

 Signal Layer (thin maybe 4-5mil FR4) GND (main FR-4 thickness, maybe 52 mil more or less depending on your final thickness) VCC (thin maybe 4-5mil FR4) Signal Layer 

Certifique-se de desacoplar corretamente.

Então, se você realmente quiser entrar nisso, vá para a Amazônia e compre o design digital de alta velocidade do Dr. Johnson a manual de magia negra, ou talvez Eric Bogatins Signal and Power Integrity Simplified. Leia com amor, viva 🙂 Os sites deles também têm ótimas informações.

Boa sorte!

Comentários

  • Ótimo análise! isso é exatamente o que eu estava procurando, para entender por que, ‘ não usarei aquele stack-up agora que ‘ ve vi a luz :), muito obrigado pelas informações e pelos livros também.
  • Fui de férias por uma semana e não ‘ quaisquer livros comigo, exceto o livro de Howard Johnson ‘. É ‘ uma boa maneira de se forçar a ler um grande livro técnico.
  • Alguém poderia explicar o primeiro ponto? O que significa dizer sinais que passam por um plano de referência? Pelo que eu sei, o sinal vai de A para B e depois de B para A através do solo.
  • N.B. O ” Opamps para todos ” capítulo 17 gratuito oferece muito o mesmo conselho que você deu, que eu ‘ extraí aqui antes de encontrar esta pergunta.
  • Você pode recomendar um livro para design geral de PCB digital?

Resposta

Não existe tal coisa como O melhor empilhamento de camadas.Se você ler com atenção, o empilhamento com bases nas camadas externas é considerado o melhor do ponto de vista da EMC.

Eu não gosto dessa configuração, no entanto. Em primeiro lugar, se sua placa usar componentes SMT, você tenha muito mais intervalos em seus aviões. Em segundo lugar, qualquer depuração ou retrabalho será virtualmente impossível.

Se precisar usar essa configuração, você está fazendo algo terrivelmente errado.

Além disso, não há nada de errado em usar vias para aterramento. Se você precisar diminuir a indutância, basta colocar mais vias.

Comentários

  • sim, há ‘ Não há melhor maneira absoluta de fazer qualquer coisa, eu estava perguntando em relação ao meu aplicativo específico, eu não ‘ não preciso usar essa configuração e não ‘ t depois de ler as respostas, obrigado 🙂

Resposta

” best “depende da aplicação. Na verdade, há duas questões para abordar em sua postagem

  1. ” Convencional “(sinais nas camadas externas, planos nas camadas internas) VS” de dentro para fora “( sinais em camadas internas, planos em camadas externas).
    Uma placa de dentro para fora terá melhor desempenho de EMC, mas será muito mais difícil de modificar quando você perceber e você estragou o design, vai precisar de mais vias, o que não é ótimo do ponto de vista da densidade ou integridade do sinal e se você estiver usando pacotes de IC cujo passo do pino é muito pequeno para colocar terra entre as almofadas, você acaba com grandes orifícios em seus aviões, o que também não é ótimo do ponto de vista da integridade do sinal.

  2. dois planos terrestres VS um plano terrestre e um plano elétrico.
    Em ambos os casos, quando um sinal de alta velocidade muda de plano de referência, é necessário haver um caminho próximo para que sua corrente de retorno se mova entre os dois planos de referência. Com dois planos terrestres, você pode fazer isso com um único, conectando os dois aviões diretamente. Com aterramento e planos de energia, a conexão tem que ser feita por um capacitor que normalmente (assumindo um empilhamento “convencional”) requer duas vias e um capacitor. Isso significa pior integridade do sinal e mais área ocupada. Por outro lado, um plano de energia reduz a queda de volt em seu barramento de alimentação e libera espaço em suas camadas de sinal.

Resposta

Como os outros disseram, depende da sua aplicação. Outro empilhamento que achei útil é

  1. Sinais (baixa velocidade)
  2. Potência
  3. Sinais (impedância controlada)
  4. GND

Isso mantém os dois grupos de sinais bem isolados um do outro, oferece excelente combinação de impedância e me permite despejar calor em o g plano redondo.

Comentários

  • Por que esta resposta foi rejeitada? A única razão que consigo pensar é que os traços controlados por impedância estando em uma camada interna significa que eles ‘ sempre precisarão de vias dos pads SMD para a referida camada, que pode não ser ” ideal “, mas fora isso, parece uma resposta perfeitamente válida, principalmente porque as vias podem nem mesmo ser um problema.

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