Vierschichtiges PCB-Design
Ich bin neu gestaltete gedruckte Schaltung. Ich habe einige 2-lagige Leiterplatten entworfen (nicht zu komplex). Ich möchte vielleicht eine Liste von Konzepten kennen, die ich in meine Leiterplatten einchecken oder wissen muss.
Ich würde gerne zu 4-Ebenen-Leiterplatten springen, aber jedes Mal, wenn ich in Google-Informationen nachschaue, ist es viel komplexer als 2 Ebenen. Impedanzspuren, Widerstand der Spuren, Entkopplungskondensatoren für einige Impedanzen, EMIS und natürlich den Stapel. Ich kenne diese Konzepte separat, aber beim Entwerfen weiß ich nicht viel mehr, als das Datenblatt mir sagen kann.
Ich möchte einen Kondensator zum Entkoppeln eines Signals in eine vierschichtige Leiterplatte einbauen, aber ich möchte wissen, wie sich dies auf meine Schaltung auswirkt und warum ich ihn an dieser Stelle platziere.
Jedes Buch, jeder Kurs oder jede Referenz wird für mich sehr hilfreich sein. Danke im Voraus.
Bearbeiten: Ich habe in einem anderen Beitrag diese beiden Bücher gelesen, die mir helfen können
- Eric Bogatins Signal- und Leistungsintegrität vereinfacht
- High Speed Digital Design: Ein Handbuch der schwarzen Magie
Antworten
Ich würde gerne zu 4-Ebenen-Leiterplatten springen, aber jedes Mal, wenn ich in Google-Informationen nachschaue, ist es viel komplexer als 2 Ebenen. Impedanzspuren, Widerstand der Spuren, Entkopplungskondensatoren für einige Impedanzen, EMIS und natürlich den Stapel. Ich kenne diese Konzepte separat, aber beim Entwerfen weiß ich nicht viel mehr, als das Datenblatt mir sagen kann.
Ich zögere, dies zu beantworten, da ich ebenfalls unerfahren bin, aber aufgrund meiner begrenzten Designerfahrung ist das 4-Lagen-Design weniger komplex als das 2-Lagen-Design, da Sie über eine dedizierte Erdungs- und Leistungsebene verfügen. Umgekehrt müssen Sie beim Versuch, eine 2-Lagen-Platine zum Laufen zu bringen, sehr darauf achten, den Schleifenbereich Ihrer Strom- und Erdungsspuren zu minimieren, wenn Sie sie durch die Signalschichten leiten. Dave Jones hat eine ganze Reihe von EEVBlog-Episoden darüber gemacht:
https://www.youtube.com/watch?v=crs_QLuUTyQ
Ich denke, wahrscheinlich meinen Sie damit, dass Dinge, die mit 4-Ebenen-Boards entworfen wurden, im Allgemeinen komplexere Projekte sind, was natürlich Sinn macht. Wenn Sie jedoch zu 4 Schichten wechseln, müssen Sie sich keine Gedanken über die kontrollierte Impedanz oder Entkopplung machen, während Sie sie sonst ignorieren könnten. Das hängt von Ihrem Projekt ab, und Sie benötigen die gleichen Dinge für ein 2-Ebenen-Design, möglicherweise mehr im Fall einer Entkopplung.
Ich möchte einen Kondensator zum Entkoppeln eines Signals in eine vierschichtige Leiterplatte einbauen, aber ich möchte wissen, wie sich dies auf meine Schaltung auswirkt und warum ich ihn an dieser Stelle platziere.
Verwandte Folge zur Entkopplung: https://www.youtube.com/watch?v=1xicZF9glH0
Im Allgemeinen platzieren Sie sie jedoch an derselben Stelle auf einer zwei- oder vierschichtigen Platte: so nah wie möglich an dem zu entkoppelnden Objekt und so, dass der aktuelle Schleifenbereich minimiert wird. Normalerweise ist dies auf einem 4-Lagen-Board viel einfacher, da Sie Ihre Leistung und Ihren Boden nicht mit vielen Signalspuren reduzieren.
Ich möchte die Designrichtlinien für diese Art von Dingen und die Steuerungen usw. kennen. Ich meine, ich möchte meine Platine bestellen und wissen, dass sie mit Effizienz gut funktionieren wird.
Da die Kosten für das Prototyping von 4-Lagen-Platinen fast auf die Kosten von 2-Lagen-Platinen gesunken sind, würde ich hier sicherlich eine 4-Lagen-Platine verwenden. Dies erleichtert alles und verringert die Wahrscheinlichkeit, dass Ihre Fehler die Funktionsweise Ihrer Schaltung beeinträchtigen. Ich glaube nicht, dass es einen Ersatz für Erfahrung gibt, also werden Sie wahrscheinlich ein schlechtes Design für Ihr erstes Projekt haben. Aber du musst irgendwie lernen.
Abgesehen von dem offensichtlichen Vorteil einer dedizierten Grund- und Leistungsebene (die beiden zusätzlichen Schichten werden hauptsächlich für diesen Zweck verwendet), werden Routing-Traces erheblich vereinfacht. Praktisch brauchen Sie kein Routing für Boden und Strom. Es müssen nur Signale verfolgt werden. Wenn das Gerät nicht hochfrequent oder hochempfindlich ist, können Sie die Leistungsebene und in geringerem Maße die Masseebene verwenden, um Signalleitungen zu verfolgen, wenn dies schwierig oder unmöglich ist.
Es ist nicht nur einfacher zu entwerfen, sondern verkleinert auch die Größe des Boards. Spuren und Durchkontaktierungen nehmen den größten Teil der Fläche ein. Wenn Sie sie auf mehreren Ebenen haben, reduzieren Sie sich auf den physischen Bereich der Leiterplatte.
Sie müssen sich keine Gedanken über die Gleiskapazität, die EMI und die Entkopplung auf andere Weise machen, als Sie es mit 2 Schichten tun würden. In jedem Fall bieten 4 Schichten nur Vorteile. Achten Sie darauf nur bei hohen Frequenzen oder Projekten mit bestimmten Feinheiten.
4-lagige Leiterplatten sind fast doppelt so teuer wie doppelschichtige Leiterplatten bei gleicher Größe. Wenn jemand Prototypen von 4-Lagen-Leiterplatten zum Preis von 2-Lagen-Leiterplatten finden kann, ist das gut, aber ich denke, das liegt daran, dass die Bearbeitungskosten höher sind. Da die Größe jedoch kleiner sein wird, wird dies kompensiert. 2-Lagen-Leiterplatten sind immer die billigste Lösung für einfachere Schaltungen, bei denen 4-Lagen keinen Vorteil bieten.
Nach meiner Erfahrung verwenden Sie für HF-Schaltungen Schicht 2 als Masseebene und Schicht 3 als Versorgungsebene, vorausgesetzt, HF-Komponenten sind auf Schicht 1 angeordnet.