Я спроектировал несколько печатных плат, но никогда особо не задумывался о хороших практиках. Это были небольшие платы, и основное внимание уделялось тому, чтобы все, что нужно было подключить, было подключено.
Теперь я хочу более серьезно заняться созданием хорошо спроектированных досок. Я несколько раз проектировал и переделывал свой текущий проект, пытаясь придумать красивый макет.
Этот проект основан на микроконтроллере ATXMega256, работающем на кристалле 16 МГц, всего около 60 компонентов, 7 или 8 из которых являются микросхемами.
Для моего следующего редизайна я планирую попробовать «Манхэттенскую маршрутизацию», чтобы хотя бы попытаться помочь с сумасшедшими трассировками, идущими в разные стороны, но это немного не по теме.
Проблема, с которой я чаще всего сталкиваюсь, заключается в понимании подходящего метода подачи питания на каждую микросхему. Обычно я просто соединяю их последовательно, но говорят, что это плохая практика.
Вот мои вопросы, касающиеся мощности подачи
Я слышал о «звездной конфигурации», где все микросхемы напрямую связаны с регулятором, но не видел реального примера этого, поэтому я не уверен, как реализовать это в своих проектах. Звучит как беспорядок следов, исходящих от одной подушечки в моей голове. Можете ли вы опубликовать пример хорошо спроектированной конфигурации Star?
Каковы были бы некоторые преимущества и недостатки использования звездообразной конфигурации в отличие от силовой плоскости, кроме очевидного того, что сила повсюду с плоскостью.
Когда можно или нельзя использовать плоскость для VCC, особенно для двухслойной платы, поскольку я слышал, что это не так распространено на двухслойной плате?
Если я не должен использовать плоскость питания, что лучше в случае, когда дорожки должны пересекаться друг с другом: использовать переходные отверстия для GPIO или переходные отверстия для питания?
Если можно использовать плоскость питания на двухслойной плате, если VCC находится на верхнем или нижнем слое, очевидно, у меня также будет плоскость заземления.
Я знаю, что на эти вопросы нет беспроигрышного ответа, потому что каждый проект будет отличаться и требует разного планирования, но я думаю, что основная концепция, лежащая в основе этого, должна быть несколько универсальной, чтобы люди следовали ей. Вы должны знать правила, прежде чем сможете их нарушить.
Я также понимаю, что эти вопросы могут выходить за рамки онлайн-обсуждений, но я ищу более общие ответы, которые могут помочь мне двигаться в правильном направлении.
Я бы порекомендовал ознакомиться с Руководством по проектированию печатных плат для снижения электромагнитных помех от Texas Instruments.
Хотя он ориентирован на снижение электромагнитных помех, он предлагает советы или ответы на все ваши вопросы, кроме «Манхэттенская маршрутизация».
Раздел 2.1 (около 12 страниц) посвящен заземлению и питанию. Он включает в себя следующие полезные разделы:
2.1.7 Что нужно и что нельзя делать с Power Plane для четырехслойных плат
2.2.1 Одноточечное и многоточечное распределение
2.2.2 Звездообразное распределение
2.2.3 Сетка для создания плоскостей
Он показывает, как приблизиться к характеристикам электромагнитных помех 4-слойной печатной платы, используя 2-слойную плату. Частью снижения электромагнитных помех является обеспечение хорошей разводки и развязки питания и заземления.
Это не совсем ответ - я не знаю, действительно ли есть окончательный ответ или просто мнения людей. Это слишком долго для комментария, так что подайте на меня в суд.
Как я уже сказал, это на самом деле не ответ, это просто то, как я делаю свою компоновку и маршрутизацию - я не знаю, насколько это "правильно" или насколько "правильно", но это работает для меня ™.
Манхэттенская маршрутизация, хотя и хороша, не всегда является решением. Я использую что-то вроде гибридного Манхэттена — часто вверх/вниз и влево/вправо, но не всегда — это зависит от конкретной ситуации. Я размещаю уменьшение переходных отверстий над направлением трассировки - если я могу сделать небольшое движение вверх/вниз в левой/правой плоскости и устранить необходимость в 2 переходных отверстиях, тогда я это сделаю.
Что касается питания - склоняюсь к петлям и полузвездам. Думайте об этом как о звезде с петлями на конце. Особенно, когда у одного чипа может быть 5 или 6 контактов питания, трасса питания чипа будет образовывать петлю вокруг всех контактов и обратно к началу. То же самое с группами фишек. Они не всегда возвращаются обратно к регулятору/цепи питания, но они возвращаются к «магистральной» дорожке с более низким импедансом, которая затем возвращается к регулятору.
Через питание или ввод-вывод? Ну, это зависит от мощности и IO. Переходные отверстия вносят повышенную индуктивность и сопротивление. Слишком большое количество переходных отверстий на питании может привести к избыточному падению напряжения или ухудшению пропускной способности по току. Слишком большое количество переходных отверстий в IO может снизить максимальную тактовую частоту и скорость передачи данных, с которыми вы можете работать, а также увеличить уровень электромагнитных помех. В целом, хотя я предпочитаю, чтобы переходные отверстия при питании были сведены к абсолютному минимуму. С этой целью я обычно сначала выкладываю трассы питания, прежде чем что-либо еще.
Если у вас должен быть слой питания на двухслойной плате (я, например, никогда этого не делаю - слои земли, да, но не слои питания), я думаю, что лучше всего иметь его сверху. Главным образом потому, что плоскость заземления, которая тогда будет внизу, обычно будет примыкать к шасси, а если она металлическая и заземлена, то земля находится рядом с землей и не может вызвать никаких неприятных коротких замыканий. Питание рядом с землей может вызвать короткое замыкание.
Джей Йелтон