Consejos para enrutar múltiples potencias (+ 5 / -5 / + 15 / -15 / 3.3 y etc.) para una PCB de cuatro capas

En general, no necesitas planos separados para el poder. Si tiene una buena tierra firme en todas partes (en muchos casos desea un plano para eso), entonces el único problema para la alimentación es que las caídas de tensión debidas a la corriente de alimentación y la resistencia de CC en las trazas son aceptables. No se preocupe por la impedancia de CA de alta frecuencia en el suministro de potencia. En su lugar, desvíe la energía localmente al terreno local en cada lugar donde se use.

De hecho, especialmente para circuitos analógicos sensibles, a menudo agrego una pequeña impedancia deliberada a una alimentación de energía para que un capacitor local tenga algo contra lo que trabajar para filtrar las altas frecuencias. Si coloca un inductor de chip 0805, por ejemplo, en serie con la conexión de alimentación de cada IC, luego, con una tapa de cerámica de 20 uF a tierra, tendrá energía limpia en todas partes. Esto es para chips y secciones de circuitos individuales que consumen unos pocos 10s de mA.

Acabo de verificar, y el inductor de chips Jellybean 0805 que uso habitualmente para esto es de 950 nH y 600 mΩ. Casi cualquier rastro de potencia de cobre razonable tendrá menos inductancia y resistencia que eso. Con esta impedancia adicional en serie con la potencia, un poco más debido a la traza de potencia no importa. Con esta estrategia, asignar un avión a una red eléctrica en particular es solo un desperdicio de espacio de enrutamiento y, de todos modos, no produce un resultado tan bueno.

Como he dicho muchas veces aquí antes, otra cosa importante que hacer para reducir el ruido es mantener las corrientes locales de alta frecuencia fuera del plano principal de tierra. Las conexiones a tierra de un subcircuito ruidoso están todas unidas con una red local, luego esa red se conecta al plano de tierra principal en un solo punto. Lo mismo funciona a la inversa para evitar que el ruido entre en un circuito. Un circuito analógico sensible también debe tener sus conexiones a tierra conectadas localmente, luego esa red debe estar conectada al plano de tierra principal en un punto.

Cuento al menos 7 voltajes de alimentación. Francamente, si no desea el tipo de enrutamiento que parece tener, necesita una placa de 6 capas. Un consejo para su diseño actual: cuando ejecute el poder de una capa a otra, si es más que unas pocas decenas de mA, use varias vías. No hay mucho cobre en el orificio. No desea una configuración de estrella literal, pero sí desea un plano de tierra dividido (una parte para analógico, una para digital, unido entre sí preferiblemente en un punto o área pequeña), o tal vez un solo plano de tierra con la sección analógica relativamente Aislada por un par de cortes en el cobre. Mantenga todas las trazas digitales, incluidos los voltajes de alimentación, físicamente fuera del área analógica. Las señales digitales se acoplarán capacitivamente en su plano de tierra analógico si se ejecutan sobre el plano. Del mismo modo, las señales digitales (incluidas las transitorias en la tierra digital) se acoplarán a sus trazas de potencia analógicas, por lo que desacoplará las trazas de potencia analógicas en el punto en que ingresan físicamente en su área analógica. Lleve retornos de alimentación analógica en trazas separadas desde el conector de alimentación a la tierra analógica.

Cuando se trata de cosas analógicas muy sensibles, como señales de 10 pA, piense que el flujo de corriente es (físicamente) como agua: viaja desde la fuente hacia el retorno, principalmente directamente, pero también se propaga un poco.

Ver, por ejemplo, ¿El mejor apilamiento posible con un PCB de cuatro capas?