¿Enrutamiento + 12V y -12V para los controles de audio?

No es necesario dedicar una capa para la conexión a tierra en el audio. Los planos de tierra son una técnica de RF. En las frecuencias de audio, no te preocupan los efectos como las corrientes que se filtran a través del sustrato epoxi.

Acabo de crear una tarjeta de audio de doble suministro (+/- 15V) con cuatro IC de amplificador operacional, como la tuya.

(Originalmente iba a ser un diseño de una sola capa con unos pocos puentes, pero luego decidí ir con un fabricante que fabrica dos caras, así que lo redireccioné).

Los rieles de alimentación +/- 15 están estrictamente en la parte superior de cobre, y la parte inferior contiene los rastros de tierra (no vierte) y las señales. Por lo tanto, no tengo puentes ni vías que existan solo con el propósito de enrutar una red hacia el lado opuesto. (¡Pero no es que importe! Una señal, potencia o rastro de tierra que tiene que ir al otro lado y viceversa no tiene efecto en las frecuencias de audio o CC. Las inductancias dispersas de las vías y otras son otra consideración de RF).

Hay una pequeña excepción a que las señales estén en la parte inferior: al final del diseño decidí agregar un interruptor estéreo / mono, y algunas de las huellas que terminaron en la parte superior de cobre.

La unidad terminada es muy silenciosa y la calidad de sonido es excelente.

Si tiene una buena fuente de alimentación de doble voltaje, el audio silencioso y sin distorsiones se reduce a la elección de los amplificadores operacionales más que cualquier otra cosa (usé NE5532's de ON Semiconductor), evitando extremos como excesivamente bajos o impedancias de entrada innecesariamente altas, y buen desvío de alimentación.

Como todo en ingeniería, la respuesta correcta es que "depende". Dicho esto, aquí hay algunas pautas generales basadas en la física subyacente.

Ceteris Parabis, tu enfoque # 1 es universalmente superior. El plano de referencia más fuerte (más grande, más contiguo, y quizás mejor cosido) minimizará el área del bucle magnético de la corriente circulante. El aumento de la longitud (y la separación) de los rieles de "potencia" es insignificante, ya que todo lo que importa en el área del bucle formado en 3D entre las trazas que llevan la corriente de salida y de retorno. Si esas trazas están siempre sobre el plano de referencia (un producto del plano es en gran parte continuo y cubre la superficie inferior de la placa), entonces los bucles son mínimos por definición, eso es solo geometría. Si desea ser realmente pedante, entonces podría equilibrar (hacer que la longitud total sea la misma) las vías de los rieles de potencia positiva y negativa.

Obviamente, asumo aquí que el tamaño total de la placa es pequeño, el ancho de sus pistas es suficiente para la potencia que está tratando de entregar y los materiales adecuados para los voltajes que encuentre (a +/- 12 las cosas comunes funcionan bien).

Cuando se enfrente a sus dos escenarios, la estrategia general siempre debería ser optimizar el plano de referencia ("tierra"), ya que literalmente no hay nada que pueda hacer para filtrarlo aún más cuando el ruido comprometa la superficie. Mientras que, los condensadores de derivación, otras formas de filtros pasivos o activos y las técnicas de separación de la disposición se pueden aplicar de manera efectiva contra las rutas de alimentación ruidosas (cuando se pueden comparar con un plano de referencia silencioso).

El consejo de Kaz sobre las bajas frecuencias de audio que implican que no hay necesidad de atención de RF es en realidad un poco engañoso. Si bien es cierto que muchos circuitos de audio no se ven afectados aparentemente por la interferencia de RF, esto es el resultado de una serie de elecciones de diseño conscientes, no algo inherente al trabajo con señales de audio. De hecho, @Kaz va tan lejos como para recomendar una "buena derivación de suministro", que es en sí misma una técnica de contra-RFI (está implementando un filtro de paso bajo (LPF) al formar un filtro de primer orden a partir de la impedancia de traza y el condensador instalado) . El desacoplamiento de la fuente de alimentación en su forma más común es en gran medida ineficaz contra las señales de banda de audio (para eso se confía en la capacidad de salida de la fuente de alimentación). El desacoplamiento maneja los armónicos de alta frecuencia (RF) generados a partir de eventos transitorios, de ahí el nombre (para desacoplar los componentes de alta y baja frecuencia de la señal de potencia).

Además, debe usar amplificadores operacionales de ancho de banda limitado (prácticamente ninguno de lo que usted considera como amplificadores de "audio" están limitados a solo frecuencias de audio debido a la necesidad de soporte de ganancia) o se enfrenta a una situación de vulnerabilidad con una Amplificador de alta impedancia y alta ganancia. Si su amplificador tiene una impedancia de entrada de 10-MegaOhm y una ganancia de 100X, ¿qué sucede cuando la traza de su PCB toma 1 * NANO * Amp de corriente de una fuente de RF cercana? Sí, acabas de acoplar 1-VOLT de ruido en tu salida.

En general, nunca es una buena idea no seguir las buenas prácticas de diseño. Cualquier placa que funcione, funcionará mejor con la mitigación de RFI aplicada.

No hay necesidad de agonizar el enrutamiento de energía si la fuente de alimentación se desvía localmente al plano de tierra en cada lugar donde se usa. El problema que causan los trazos de potencia en circuito es hacer que la impedancia aparente de la fuente de alimentación sea más alta. Una tapa de bypass local es una derivación de baja impedancia, lo que hace que la impedancia disminuya localmente.

De hecho, para los circuitos que requieren una alta relación señal a ruido como el audio, es posible que desee agregar un poco de impedancia deliberada en forma de una perla de ferrita o "inductor de chip". Estarían en serie con la alimentación de la fuente de alimentación, pero antes de la derivación a tierra. El inductor y la tapa forman un filtro de paso bajo. Esto mantiene las altas frecuencias fuera del pin de alimentación del dispositivo local. Esto es bueno porque más allá de cierta frecuencia, los circuitos activos del dispositivo ya no funcionan para obtener una buena relación de rechazo de la fuente de alimentación. Los circuitos activos manejan las bajas frecuencias en la alimentación de la fuente de alimentación, y el filtro inductor / capacitor atenúa los altos.

En casos como este, la tapa es en realidad más un filtro que un bypass. En otras palabras, el rendimiento de 300 MHz no es tan crítico, pero desea que la capacitancia sea lo suficientemente alta como para hacer una frecuencia de reducción razonablemente baja con el inductor. Por ejemplo, usaría una cerámica de 10 µF donde para un circuito digital podría usar 1 µF o 100 nF en casos de alta velocidad.