Конденсаторы заливки и развязки VCC на двухслойной плате

Я разрабатываю простую двухслойную плату с некоторыми микросхемами, рядом с которыми я должен разместить развязывающие конденсаторы.

Изначально я хотел сделать как верхний, так и нижний слой заземлением, а также маршрутизировать сигналы и питание с дорожками. Но потом я нашел этот ответ здесь и решил сделать свой верхний слой силовым самолетом (но, честно говоря, не понял, почему!)

Итак, мой вопрос: должен ли я забыть о плоскости VCC и сделать как верхнюю, так и нижнюю плоскости землей?

Моя плата имеет только один вход питания 5 В, называемый VCC_IN, который затем идет на фильтр электромагнитных помех (который я не уверен, будет ли он полезен) и после R11 (R11 и R12 будут 1206 ферритовыми шариками) и C14 это будет называться VCC и превратится в силовой поток.

Итак, мне интересно, какие эффекты я увижу на C1 и C2 в качестве развязывающего конденсатора по сравнению с тем, если бы верхняя заливка также была заземлена, а я просто развел VCC, используя обычную дорожку?

Нижняя плоскость на изображении сорвана для лучшей видимости верхнего слоя.введите описание изображения здесь

На каких скоростях вы работаете?
@PeterGreen Я не думаю, что есть большая скорость, это работа с Arduino и 4 ведомыми устройствами I2C на плате.

Ответы (4)

Есть плюсы и минусы.

Преимущество заземления с обеих сторон заключается в том, что вы можете напрямую соединить две плоскости заземления с помощью переходных отверстий. Преимущество питания с одной стороны и заземления с другой стороны заключается в том, что они могут обеспечить более низкое падение напряжения постоянного тока.

Что бы вы ни делали для высокоскоростных сигналов, вам нужно подумать о ваших высокочастотных обратных путях. Обратный путь обычно должен быть как можно ближе к сигнальному пути, чтобы минимизировать индуктивность. Если часть обратного пути проходит через слой питания, а часть — через слой земли, вы можете связать их вместе с помощью конденсатора.

Двухслойная доска всегда будет компромиссом для высокой скорости, потому что ваши самолеты неизбежно в конечном итоге будут сильно «порезаны».

Что касается обеспечения развязки питания для самих ИС, общее правило заключается в том, что она должна быть как можно ближе к ИС. Кажется, что на вашей плате много ненужного пространства между конденсаторами и микросхемой.

Держите плоскость Vcc как можно дальше от земли. Это создает конденсатор размером с плату, чтобы свести радиочастотный шум к минимуму. Но вам нужны переходные отверстия для частого соединения слоев заземления, особенно рядом с развязывающими колпачками на стороне заземления.

Вы можете оставить любые силовые дорожки шириной около 0,100 дюйма для локальной подачи (отходящей от плоскости Vcc), а затем уменьшить ее до 0,020–0,030 дюйма на частях smd.

Любая заземляющая пластина сверху должна использоваться только для изоляции и экранирования дорожек ВЧ/ВЧ-сигналов с обеих сторон платы. Нет проблем для C1 или C2.

Единственная проблема, которая могла бы изменить компоновку платы, заключается в том, что если бы вы использовали частоты более 200 МГц, то вы должны были бы использовать специальное программное обеспечение компоновки платы для маршрутизации дорожек и покрытия gnd и Vcc. В таком случае плоскость заземления будет иметь форму многоугольника, чтобы разбить стоячие волны.

Межплоскостная емкость, вероятно, будет незначительной для двухслойной платы. См.: Можем ли мы собрать конденсаторы на печатной плате?
Также я видел платы с сигналами до 25 ГГц без специального программного обеспечения и без анализа целостности питания, хотя анализ целостности сигнала на этих частотах становится очень важным.
@Фотон. Большая часть дизайна плат зависит от частоты, напряжения и тока. Обычно одно из этих значений является доминирующим. Я предположил дешевую плату коммерческого класса. Я был неправ.

Держите плоскость VCC. Имейте в виду, текущие путешествия в петлях. Что происходит, так это то, что ток проходит от входа питания к конденсатору, через него и обратно к заземлению через заземляющий слой.

Конденсатор действует как разомкнутая цепь на постоянном токе. Если вы получите некоторые высокочастотные помехи, они будут проходить через конденсатор и не будут мешать вашему источнику питания. Что произойдет, если у вас будет дорожка вместо плоскости VCC, так это то, что дорожка будет вводить более высокий импеданс последовательно с конденсатором. Это уменьшит способность конденсатора обеспечивать низкоомное соединение с землей, фильтруя помехи.

Еще одна проблема — токовые петли. Силовые самолеты помогут вам свести их к минимуму, уменьшив выбросы.

Хорошей практикой является наличие силовых и заземляющих плоскостей, поскольку в сообщении, на которое вы ссылаетесь, говорится, что такое стекирование слоев создает довольно хороший обходной конденсатор в сборке и может уменьшить ЭМС/шум/синфазный и дифференциальный режим излучения от печатной платы.

Я бы сохранил вашу плоскость VCC и попытался разместить развязывающие конденсаторы как можно ближе к их контактам на IC1. Следы должны быть как можно короче до IC1 и плоскостей питания/земли. Если в вашем питании есть какие-либо пульсации / шум, эти конденсаторы обеспечат плавное и стабильное питание ИС.