Origen de la potencia y ubicación de los planos de potencia en PCB

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Aunque hay muchas preguntas similares a esta, deseo llamar su atención sobre este diseño de tablero específico.

La alimentación principal en la placa será de 5 V, y una de las capas está dedicada para esto. Sin embargo, la placa se conectará a una alimentación de 12 V, por lo que estoy usando un LDO para reducir el voltaje a 5 V. Teniendo en cuenta los flujos de corriente, la ubicación ideal del LDO sería, probablemente, estar en el centro del tablero, sin embargo, lo coloqué en la parte superior izquierda (consulte el diseño plano inferior ).

  1. ¿Es esta colocación aceptable o hay una mejor manera en este caso? Tal vez debería encaminar una traza gruesa en los planos de potencia / tierra hacia el centro del tablero, para que todas las corrientes se propaguen / regresen desde / hacia el centro como en la figura de abajo ¿Debería la conexión a tierra desde el conector de 12 V y el pin LDO a tierra desde el mismo punto, o está bien conectarlos al plano de tierra en diferentes puntos?

  2. ¿Esútil(enmicaso)teneralgunasislasdeplanodetierraenlosplanosdeseñalsuperioreinferiorademásdelacapadeplanodetierraseparada,odebolimitarelplanodecobresuperiorasolociertasáreas?MimayorpreocupaciónsonlastapasdebypassylaconexióndepinesGND.IntentécolocarloscomponentesparaquelospinesnegativossalieranhaciaafuerayseconectaranalasáreassuperioresmásgrandesdelplanoGND.Sinembargo,¿noseríamejorcolocarlojustoalladodelospinesGNDparaqueseconectendirectamentealplanoGNDlayer?

  3. HablandodeGNDatravésde:tratédecolocarloscercadevariospinesdetierraalavezparahacerconexionesde'estrella'deGNDlocales.Denuevo,¿seríamejorusarmásGNDatravésdecadapindeGND,oesoesinnecesario?¿Aumentaconsiderablementeelpreciodefabricación?

  4. TambiénintentépropagarGNDadicionalatravésdelespaciodelaplaca.¿Esunabuenapráctica?¿Cómoeslaeficienciaencomparaciónconelpreciodefabricación?

  5. ¿DebohacerunapequeñadivisiónenlacapadelplanoGNDenalgúnlugarentreelADCyunbúferSN74?¿Entoncesparadecirqueseparélosmotivosdigitalesyanalógicos?

  6. Porfavor,comentacómopodríamejorareldiseñoactualdemiPCB.

Informaciónadicional:

  1. Planos:Señal,GND,Potencia,Señal
  2. Potenciaprincipal:5VyLDOpequeñosadicionales(3.3V,1.8V)designadosconlaletraV.
  3. Muestreo:10MHz,oscilador40MHz.
  4. Alaizquierda:CPLD,pequeñouC.
  5. Centro:imagenlineal.
  6. Aladerecha:OpAmp,DiffAmp,ADC,búferSN74(deabajoaarriba).
  7. PuertasdeamortiguacióndesignadasconlaletraG.
  8. Porfineliminarépequeñasislasdecobrenoconectadas.

EstaesunaimagencombinadadelosplanosTOPyBOTTOM:

    
pregunta Nazar

2 respuestas

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No estoy seguro de saber la mejor manera de construir el tablero, pero sé lo que haría.

  1. La ubicación del regulador de 12V a 5V, ya sea lineal o de conmutación, no importará. La esquina del tablero está bien.
  2. No me molestaría en llenar la parte superior o inferior del tablero con los planos de tierra. La impedancia de las trazas de señal está definida por los planos internos, no por el cobre adicional que vierte en el exterior. El coper extra no protege las señales internas, todo lo que hay debajo son los planos de potencia y tierra. En su lugar, conecte los pines de tierra y de alimentación de los componentes directamente, lo más cerca posible del pasador, a los planos.
  3. No comparta las vías de poder y tierra entre diferentes dispositivos. Una vía por pin minimiza el ruido en el pin y la distancia de enrutamiento al plano de tierra. Si está tan preocupado por el precio de fabricación que algunas vías serán importantes, debe realizar envíos en un volumen muy alto, por lo que puede crear prototipos de una docena de diseños diferentes para optimizarlo. Si se trata de una sola vez, el mayor riesgo de costo es que no lo hagas bien a la primera, por lo que debes ser conservador y utilizar muchas vías.
  4. Ponga una vía por cada pin de tierra de componente (no necesariamente cada pin de señal de componente que necesite enrutamiento a tierra). El ruido mínimo en los planos de potencia y tierra proviene de un desacoplamiento efectivo. El ruido de alta frecuencia se minimiza utilizando condensadores de cerámica físicamente pequeños y manteniendo los circuitos de alimentación y tierra juntos, debajo del condensador, si es posible. El área de la sección transversal del bucle desde el plano de potencia hasta el conducto a través del condensador, a lo largo del condensador y hacia abajo a través del plano a tierra, establece el límite inferior sobre la eficacia del desacoplamiento.
  5. Definitivamente no pondría ninguna división en el plano de tierra. En cambio, si hay señales analógicas sensibles al ruido, no enrutaría las señales digitales cerca de ellas. Yo trataría de mantener esas señales analógicas sensibles solo en la capa superior, si es posible, sin vias en la parte inferior. Si puedo aislar un área de conexiones sensibles todas juntas en la capa superior, enrutaría un solo bucle de traza alrededor de la capa superior y conectaría ese bucle en un punto con una vía al plano de tierra. Ese enfoque me ha funcionado bien en el pasado con señales muy sensibles.

Y finalmente: es concebible que alguna técnica inteligente de compartir conexiones a tierra ayude a hacer ruido en el cableado analógico, pero es necesario conocer el circuito exacto y pensar mucho al respecto para tener confianza. Estas reglas generales me han funcionado bastante bien.

¡Buena suerte!

    
respondido por el emrys57
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Creo que la práctica general debería ser mantener un plano sólido donde sea posible, y luego colocar los componentes ruidosos cerca de la periferia para que no contaminen los nodos sensibles.

Puede colocar su LDO donde desee si va a colocar su salida al avión. La periferia, cerca de la cabecera de 12V puede ser un lugar natural para ello. Asegúrate de atarlo bien al avión con muchas ideas.

A la inversa, puede poner 12V en el avión y obtener su LDO 5V en los pocos puntos que necesita con cobre superior grueso.

    
respondido por el Whistle1560

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