Я разрабатываю 4-слойную печатную плату со следующим стеком: верхний слой сигнала, слой земли, слой питания, нижний слой сигнала.
Это первая печатная плата, которую я делаю подобным образом, которая включает в себя шумный SMPS с частотой переключения 600 кГц, а также 32 МГц uC и беспроводной модуль 2,4 ГГц. Я хочу изолировать шум разных блоков и предотвратить его влияние на другой блок, например, шумы SMPS и UC не должны мешать беспроводному модулю. Для этого я разделяю плоскость питания на три закрытые области, по одной для каждого напряжения (SMPS генерирует 5,0 В, 3,3 В и 5,0 В от очень маленького линейного регулятора 50 мА для вспомогательной системы включения), но сохраняю заземление. плоскость неразделима и покрывает всю доску. Блоки SMPS, UC и беспроводного модуля отделены друг от друга на плате.
Вопросы таковы:
Насколько я понимаю, место заземления всегда должно быть ниже или выше линий сигнала и питания, чтобы свести к минимуму петли и уменьшить электромагнитные помехи, создаваемые платой. Кроме того, ЕСЛИ различные блоки уже физически разделены на плате, их обратные токи будут протекать по неразделенной плоскости заземления, не мешая друг другу. Это правильно? Но я также читал о разделении плоскости земли на зоны, по одной для каждой подсистемы, и соединении этих разных блоков только в одной точке (соединение звездой). Что лучше и почему?
Это раздельное расположение поможет от шума, распространяющегося между модулями?
Если у вас несколько напряжений питания и 4-слойная плата, у вас нет большого выбора. На разные нагрузки нужно подавать разное напряжение. Уменьшение или увеличение шума во многом зависит от деталей того, как вы его размещаете, невозможно просто дать общий ответ на этот вопрос. Лучше смотреть на это как на то, что вам нужно разделить свой силовой план --- как лучше всего это сделать?
Поможет ли заливка заземленной меди сверху и снизу уменьшить внешние электромагнитные помехи на плате?
Это возможно, если вы предоставите несколько переходных отверстий для соединения области заземления внешнего слоя с плоскостью заземления. Это также порадует вашего потрясающего поставщика, потому что уменьшит количество меди, которую им нужно травить, чтобы сделать вашу плату.
Будьте осторожны, поднося землю внешнего слоя слишком близко к вашим трассам 2,4 ГГц, потому что, если она окажется ближе, чем, скажем, 5 ширины трассы, это изменит характеристический импеданс вашей линии с контролируемым импедансом.
Было бы лучше также разделить заземляющую пластину (и НИКАКОЙ засыпки земли сверху и снизу, чтобы избежать образования петли) и соединить ее звездообразно? Я слышал, что лучше оставить наземную плоскость целой, но, похоже, у каждого свой вариант.
Краткий ответ: нет.
Если вы обратите особое внимание на то, как вы разделяете силовую плоскость, и если этого требует ваша схема, то в некоторых случаях это может улучшить ситуацию.
Но если вам нужен единственный ответ от кого-то, кто почти ничего не знает о схеме, которую вы проектируете, то лучший ответ — не разделять заземляющий слой.
Еще одна вещь, на которую стоит обратить внимание
Ваш стек — сигнал-земля-мощность-сигнал. С расколами в силовой плоскости.
При трассировке на нижнем слое старайтесь не пересекать разветвления в плоскости питания, потому что эти трассы нижнего слоя фактически будут использовать сеть питания, а не землю, в качестве обратного пути для высокочастотных компонентов сигнала.
Кроме того, будьте осторожны с (высокоскоростными) сигналами, перескакивающими с верхнего уровня на нижний, потому что это также потребует перехода обратного тока из сети питания в сеть заземления. Этот обратный ток, вероятно, будет проходить через ближайший развязывающий конденсатор, поэтому второй лучший способ - установить развязывающий конденсатор рядом с каждым местом, где обратный ток должен проходить между плоскостями. (Лучше вообще не пересекаться между плоскостями).
Редактировать
Я слежу за тем, чтобы все ВЧ-сигналы не пересекались с разветвлениями, но есть несколько дорожек постоянного тока, которые неизбежно пересекают их. Может ли это быть проблемой?
Подумайте об этом: когда вы говорите, что это дорожка постоянного тока, вы имеете в виду, что напряжение не меняется или ток не меняется? Текущие изменения - это то, что вызывает проблемы с переходом через раскол. (Изменения напряжения являются проблемой только потому, что они обычно вызывают изменения тока)
Так что это зависит от того, говорите ли вы о сигнале «постоянного тока», например, о линии включения для источника питания, который включается один раз при запуске, а затем остается на одном и том же напряжении навсегда, или о линии питания для какой-то дополнительной шины, которая не была отключена. не стоит делать раскол.
Управляющий сигнал постоянного тока не будет проблемой.
Если это сигнал питания с переменным током нагрузки, вы можете решить проблему с помощью развязывающих конденсаторов. Развязывающий конденсатор позволяет высокочастотным изменениям тока проходить по короткому пути через конденсатор вместо длинного пути по дорожке.
Иисус Кастане
Реувен
Реувен