PCB e progettazione di connessioni di potenza

Ho progettato alcuni PCB ora, ma non ho mai pensato molto alle buone pratiche. Erano delle piccole schede e la maggior parte dell'enfasi era posta sul solo assicurarsi che tutto ciò che doveva essere collegato fosse collegato.

Ora voglio diventare più serio nel realizzare schede ben progettate. Ho progettato e riprogettato il mio progetto attuale più volte cercando di creare un layout accattivante.

Questo progetto si basa sulla mCU ATXMega256 in esecuzione su un cristallo 16Mhz, circa 60 componenti totali e 7 o 8 di questi sono IC.

Per la mia prossima riprogettazione, ho intenzione di provare "Manhattan Routing" almeno per provare e aiutare con tracce folli che vanno in ogni modo - ma questo è un po 'fuori tema.

Il problema che mi sembra di incontrare maggiormente è la comprensione di un metodo appropriato per alimentare ogni circuito integrato. Normalmente, li collegherei semplicemente a margherita, ma si dice che sia una cattiva pratica.

Ecco le mie domande relative all'alimentazione

1. Ho sentito parlare della "Star Configuration" in cui tutti i circuiti integrati si collegano direttamente al regolatore, ma non ne ho visto un esempio reale, quindi non sono sicuro di come inserirli nei miei progetti. Sembra una confusione di tracce che escono da un blocco nella mia mente. Puoi pubblicare un esempio di una configurazione a stella ben progettata?

2. Quali sarebbero alcuni vantaggi e svantaggi dell'utilizzo della configurazione a stella rispetto a un piano di potenza, a parte l'ovvio che il potere è ovunque con un piano.

3. Quando va bene o no usare un aereo per VCC, in particolare per una scheda a 2 strati poiché ho sentito che non è così comune su una scheda a 2 strati?

4. Se non dovessi usare un piano di potenza, il che è meglio nel caso di tracce che devono incrociarsi: usare via per GPIO o via per potere?

5. Se va bene usare un piano di potenza su una scheda a 2 strati, se VCC si trova sullo strato superiore o inferiore, ovviamente avrei anche un piano Terra.

So che non esiste una risposta win / win a queste domande perché ogni progetto sarà diverso e richiederà una pianificazione diversa, ma penso che il concetto di base alla base dovrebbe essere in qualche modo universale che la gente segua. Devi conoscere le regole prima di poterle infrangere.

Mi rendo anche conto che queste domande potrebbero andare oltre lo scopo della discussione online, ma sto cercando risposte più generali che possano aiutarmi a spingermi nella giusta direzione.

Consiglierei di guardare le Linee guida per la progettazione di PCB per EMI ridotto di Texas Instruments.

Sebbene sia focalizzato sulla riduzione dell'IME, offre consigli o risposte a tutte le tue domande tranne "Manhattan Routing".

La sezione 2.1 (circa 12 pagine) riguarda Terra e potenza. Include queste sezioni utili:

2.1.7 Piano di potere Cosa fare e cosa non fare per schede a quattro strati
2.2.1 Distribuzione a punto singolo e multipunto
2.2.2 Distribuzione a stella
2.2.3 Griding per creare piani

Mostra come avvicinarsi alle prestazioni EMI PCB a 4 strati usando una scheda a 2 strati. Parte della riduzione dell'IME è garantire una buona alimentazione, instradamento e disaccoppiamento del terreno.

Questa non è rigorosamente una risposta - non so se esiste davvero una risposta definitiva, o solo opinioni delle persone. È troppo lungo per un commento, quindi fammi causa.

Come ho già detto, questa non è davvero una risposta, è solo come faccio il mio layout e il mio percorso - non so quanto sia "giusto" o quanto "corretto", ma funziona per me ™.

Il routing di Manhattan, sebbene bello, non è sempre la risposta. Uso una specie di Manhattan ibrida - molte volte è su / giù e sinistra / destra, ma non sempre - dipende dalla situazione esatta. Posiziono tramite riduzione sopra la direzione della traccia - se riesco a fare un po 'su / giù sul piano sinistro / destro e rimuovo la necessità di 2 vie allora lo farò.

Per quanto riguarda il potere, tendo ad usare anelli e semi-stelle. Pensala come una stella con degli anelli all'estremità. Soprattutto quando un chip ha forse 5 o 6 pin di alimentazione, la traccia di potenza del chip formerebbe un loop attorno a tutti i pin e torna all'inizio. Lo stesso con gruppi di chip. Non ritornano sempre direttamente al circuito regolatore / di potenza, ma ritornano a una traccia "trunk" a impedenza inferiore che poi ritorna al regolatore.

Vias on power o IO? Bene, dipende dalla potenza e dall'IO. Vias introduce una maggiore induttanza e resistenza. Troppe vie di alimentazione possono causare una caduta di tensione eccessiva o ridurre la capacità di gestione della corrente. Troppe vie su IO possono ridurre le velocità di clock e le velocità dati massime con cui puoi lavorare e anche aumentare le emissioni EMI. In generale, tuttavia, tendo a preferire mantenere i viali al minimo. A tal fine di solito dispongo le tracce di potere prima di ogni altra cosa.

Se devi avere un piano di potenza su una scheda a 2 strati (io per uno non lo faccio mai - piani di terra, sì, ma non piani di potenza) penso che sia meglio averlo in cima. Principalmente perché il piano di massa, che sarebbe poi sul fondo, sarebbe normalmente adiacente al telaio - e se è in metallo e collegato a terra, il terreno è vicino al suolo e non può causare brutti pantaloncini. L'energia vicino al suolo potrebbe causare corti.