Чтобы «несколько» процитировать Рика Хартли, «энергия находится не в трассах и плоскостях, а между ними», мне сейчас интересно, когда я использую следующий стек:
У вас будет энергия между слоями 4 и 2 в случае «ВЫСОКОГО» сигнала на уровне 4, верно? Это означает, что расстояние между током и обратным током становится больше, чем необходимо. Не лучше ли использовать следующий стек:
Спрашиваю об этом, потому что я вижу, что многие печатные платы разрабатываются в топологии первого стека. Кроме того, у меня есть еще один вопрос. Кто-то сказал мне, что я также могу сделать микс в слое 3 GND и PWR. Интересно, хорошая ли это идея — смешивать разные потенциалы на одной плоскости? Почему или почему нет? Если бы вы использовали этот метод смешивания GND и PWR в слое 3, как бы вы это сделали? добавление только полигонов PWR под IC, или определенно нет?
Это действительно намного сложнее, чем это. Обычно вы можете сделать два вида 4-слойного стека:
Какой общий и
Что еще один для особых случаев.
Вы могли бы сделать
Но я никогда не видел его (вероятно, из практических соображений). Также помните, что с точки зрения изготовления вы можете сделать 4 слоя либо с одним сердечником и двумя препрегами, либо с двумя сердечниками и одним препрегом. По соображениям стоимости это почти сделано первым способом, и это влияет на наличие веса меди для различных слоев и технологичность точных центровок.
Для простоты рассмотрим только случай, когда все слои имеют одинаковую массу меди. Однако помните, что обычно сердцевины толще, чем препреги, и это также влияет на линии контролируемого импеданса!
Правильно, что в высокоскоростных / радиочастотных схемах вам необходимо проектировать с учетом плоскости возврата («энергия между ними» больше связана с распространением волны, но имеет значение). Таким образом, лучше всего иметь сигнальную плоскость рядом с ее собственным возвратом (т. е. заземляющей плоскостью).
Но имейте в виду, что силовые плоскости обычно в значительной степени обходят землю, поэтому на поле они могут выполнять роль вспомогательной опорной плоскости. Просто не доверяйте им для контролируемого импеданса.
Первый стек, насколько я знаю, более распространен. Верхний сигнальный слой находится в почти идеальной ситуации относительно заземления. Нижний сигнал отсутствует, так как он находится дальше всего от слоя земли, но, по крайней мере, у него есть плоскость питания посередине, чтобы помочь.
Второй стек от точки заземления и ЭМС является наилучшим. Сигнальные линии экранированы заземляющими пластинами и, хотя они расположены рядом, обычно разделены более толстой жилой.
Можно было бы возразить, что третья схема лучше всего подходит для наземной привязки, но у меня нет в этом опыта и литературы по этой схеме нет. Должны быть причины.
Почему же тогда первый самый популярный? Что ж, большинство компонентов являются SMD, и их необходимо монтировать сверху или снизу. Поэтому, если сигнальные линии находятся на средних плоскостях, вам нужно добавить переходное отверстие к каждой отдельной контактной площадке. Мало того, компонент сам делает отверстия в плоскости, что самое ужасное, так как это уже не плоскость. Я видел эту компоновку только в радиочастотных конструкциях, поскольку она позволяет создавать настоящие микрополоски (сигнал «зажат» между землей).
Поскольку большинство вещей в инженерии — это компромисс, вам необходимо учитывать окружающую среду и требуемую производительность схемы, чтобы принять решение.
РЕДАКТИРОВАТЬ: Что касается вашего предложения по сигналу/мощности… оно само по себе неплохое, но силовые плоскости должны быть с очень низким импедансом. Поэтому, если вы добавляете сигналы, вы обрезаете их, и они теряют это свойство.
Однако это довольно часто встречается в стеках 6 и 8, где у вас может быть уровень питания для какой-то области (например, Vcore для FPGA), но вы можете использовать его в качестве уровня сигнала для другой секции, где такая мощность не очень полезна. Посмотрите на эталонный дизайн для больших контроллеров NXP iMX RT (или других больших логических устройств), он весьма поучительный.
Если у вас хорошая развязка, то принципиальная разница между использованием заземляющего слоя и силового слоя для экранирования незначительна. В типичном стеке у вас будут два верхних слоя близко друг к другу, относительно большой зазор между ними, а затем два нижних слоя будут близко друг к другу, поэтому размещение плоскостей заземления / питания на внутренних слоях будет эффективным. Для SMT целесообразно отслеживать сигналы на стороне компонентов, чтобы свести к минимуму количество переходных отверстий. Использование разделенной плоскости (питание и земля на одном слое) вполне возможно, но обязательно фрагментирует плоскости и делает их менее эффективными. Кроме того, нет проблем со смешиванием потенциалов на одном слое.
Хеннинг Ларсен
Март
Лоренцо Маркантонио
Лягушка