Целостность сигнала и питания - 4-слойная плата

Предположим, что нам нужно спроектировать печатную плату со смешанными сигналами с двумя быстродействующими интегральными схемами (tr_min = 1 нс), работающими при разных уровнях напряжения (3,3 В и 4 В). Однако на печатной плате есть другие уровни напряжения (5 В, 12 В) с низкоскоростными сигналами. Дизайн должен быть выполнен в один 4 слоя (т.е. sig-gnd-pwr-sig).

Какой уровень напряжения следует использовать на плоскости PWR?

Если, например, PWR = 3,3 В, то будет ли путь обратного тока высокоскоростной ИС 4 В на нижнем уровне быть GND или 3,3 В PWR? Я думаю, что это будет плоскость GND. Таким образом, если мы будем помнить о PDN, о чем говорит Рольф , тогда более подходящим будет 6-слойный (то есть sig-gnd-pwr-gnd-pwr-sig). По словам Олина , мы могли бы удалить плоскость PWR и использовать одну плоскость GND в качестве обратного пути для каждого сигнала на печатной плате. Поэтому мой стек будет (sig - local gnd/sig - gnd - sig). Я вижу некоторое противоречие в этих двух подходах.

Для дальнейшего обсуждения, если какой-либо инструмент PDN используется для поддержания импеданса ниже некоторого значения, например, от 0 до 180 МГц, где должны быть расположены развязывающие конденсаторы?

Их очень много, более 60-70, поэтому найти их всех рядом с корпусом LQFP невозможно. Можно ли распределять отдых по всей доске?

Что ты думаешь?

Для высокоскоростных сигналов все силовые плоскости будут действовать как возврат для динамического тока, если они должным образом обойдены.

Ответы (2)

Иметь наземный самолет. Вам не нужен силовой самолет. Вам действительно нужен источник питания с низким импедансом для каждой ИС, что означает сшивание необходимого количества развязывающих колпачков для каждого источника питания для каждой ИС, достаточно близко к ИС, непосредственно между питанием и землей.

Плоскости питания хороши, когда у вас есть одна плоскость, много ИС, использующих ее, и вы хотите разложить развязывающие колпачки. Это полная трата слоя, если они не применяются. С несколькими рельсами любая попытка поместить все распределение мощности на один слой, который вы затем, надеюсь, назовете плоскостью питания, приведет к глупым многоугольникам, которые будут просто широкими дорожками. Гораздо проще трассировать и прибивать с развязкой, если вы с самого начала просто будете рассматривать все это как дорожки на наиболее подходящем слое.

Все обратные токи будут протекать в заземляющем слое. Сохраняйте плоскость земли как плоскость, не разрезайте ее на кружевную завесу для трассировки других дорожек на этом слое (это может случиться, когда нет организованного способа трассировки дорожек, и последняя или две дорожки должны прорезать наземная плоскость)

Существует техника, называемая манхэттенской маршрутизацией, которая позволяет организовать двухточечную или сетчатую маршрутизацию всего на двух слоях, не спотыкаясь. Выберите слой восток-запад и слой север-юг. Прыгайте между ними, используя переходы. Пока будете раскладывать плату, не поддавайтесь искушению поставить подлый трек, работающий РЭБ, на слой NS, и наоборот , вы потом пожалеете об этом, когда вам нужно будет пересечь треки.

Это дает вам запасной 4-й слой для маршрутизации сигналов, которые не подходят для слоев Manhattan.

Отличный ответ. Я мог бы согласиться с тем, что для большинства приложений MCU силовые плоскости в основном являются религией.

Я подозреваю, что я бы попытался расположить вещи так, чтобы я мог разделить/разделить «плоскость питания» — я не вижу ничего особенно священного в том, чтобы поддерживать все это одним напряжением, но как это сделать «конкретно» будет зависеть от макет и какие части требуют питания, где (и это, в свою очередь, будет иметь обратную связь и влиять на макет).