PCB de señal mixta, 2 o 4 capas?

12

Actualmente estoy diseñando una PCB de señal mixta para un cliente y he estado leyendo mucho sobre la integridad de la señal y la mayoría de los libros recomiendan un tablero de 4 capas (o más) debido a la resistencia al ruido de tener un sólido Plano de tierra y enrutamiento reducido.

La placa en cuestión tiene dos ADC de 16 bits y dos DAC de 16 bits con amplificadores OP en la sección analógica, un microcontrolador con algunos desplazadores de nivel y mosfets en la sección digital, y dos convertidores DC / DC y un regulador LDO en la seccion de energia. El espacio no es una gran limitación, pero es importante tener una resolución alta y poco ruido en la sección analógica. Hay un bus I2C y un bus SPI que se ejecuta entre la sección digital y el borde de la sección analógica, que opera a menos de 10 MHz.

En cuanto al enrutamiento, puedo hacer esta placa totalmente en 2 capas. ¿Notaré realmente una gran diferencia en la integridad de la señal con una placa de 4 capas y un plano de tierra dedicado? ¿Vale la pena el costo extra? Me inclino hacia el 4 pero me gustaría escuchar tus opiniones.

Gracias de antemano chicos.

    
pregunta RabidAlpaca

3 respuestas

6

Primero, permítame decir claramente mi respuesta. Un tablero de cuatro capas dará un mejor rendimiento. La diferencia no es clara para todas las placas, pero la placa de cuatro capas le permitirá enrutar la señal, la potencia y la conexión a tierra, directamente una sobre otra en una gran variedad de formas. Mantener el terreno directamente debajo del plano de potencia reducirá las interferencias en las líneas de proximidad y reducirá el ruido al permitir mejores opciones de enrutamiento en general. Con cuatro capas, el terreno de un solo punto es una hazaña alcanzable sin cortar también el plano de tierra en dos. Esencialmente, si la solución de dos capas requiere cortar a través del plano de tierra, entonces está creando dos planos de tierra conectados por dos puntos. Esto permite un bucle de corriente, causando ruido, y esto puede ser exacerbado por diferenciales de temperatura, componentes electrónicos cercanos, etc. No estoy seguro del caso de uso de este dispositivo, pero la temperatura, el EMI cercano y las frecuencias de funcionamiento se reproducirán Si este es un diseño de velocidad semi-alta, entonces una de cuatro capas definitivamente salvará la integridad de esas líneas de señal. Mucho de esto se reduce a la cantidad de resolución que necesita de esos ADC. Si realmente necesita 16 bits, diría que vale la pena un aumento del rendimiento del 5% de una placa de cuatro capas.

Una gran referencia de la cual saco mis pautas de diseño es ... enlace

Saludos

    
respondido por el mcmiln
5

Si puede realizar la mayor parte de su enrutamiento en la capa superior y la mayoría tiene secciones de plano de terreno sólido en la capa inferior, diría que un tablero de dos capas debería probablemente funcionar para usted. Dave Vanhorn, una de las personas realmente asombrosas que he conocido a lo largo de los años, hace rutinariamente tableros rápidos y de alta densidad en tableros de dos capas y todos sus productos pasan la prueba de cumplimiento de emisiones sin ningún problema. Pero él es un verdadero maestro de ese arte, mientras que muchos no lo son.

En cualquier caso, su tablero parece bastante simple. Divida la capa del plano de fondo en secciones para cada bloque de circuito: analógico y amp; digital y asegúrese de saber dónde fluyen las corrientes de retorno.

Por lo general, está bien tener pequeños descansos en el plano del suelo donde tienes que hacer que una traza cruce otra. Pero esas rupturas son pequeñas y están completamente cerradas con cobre, exponiendo solo la pequeña traza que va debajo de la traza del lado superior.

    
respondido por el Dwayne Reid
1

Parece que el regulador que alimenta los circuitos analógicos se encuentra en la sección de alimentación, debe moverlo a la sección analógica, de modo que su pin de referencia GND se asienta en la GND analógica. De esta manera, su salida se refiere a GND analógica, no a GND ruidosa cerca de los conmutadores.

Ahora, para su pregunta de 2 contra 4 capas, usar 4 capas reducirá la dificultad de hacer un diseño muy bueno, por lo tanto reducirá la probabilidad de cometer un error. Si un error significa una respuesta, debe sopesar el costo y los retrasos de una posible respuesta frente al costo adicional de 4 capas.

    
respondido por el peufeu

Lea otras preguntas en las etiquetas