Il miglior stack-up possibile con un PCB a quattro strati?

Sto progettando un PCB a 4 strati e so che lo stack-up standard è

1. segnali
2. GND
3. VCC
4. singals

(GND e VCC possono essere commutati a seconda del layer con più segnali)

Il problema è che non voglio davvero collegare tutti i pin di terra tramite via, ce ne sono troppi! forse perché non sono abituato ai PCB a 4 strati, comunque, ho letto un consiglio di Henry W. Ott su un diverso stack-up

1. GND
2. segnali
3. segnali
4. GND

(Dove il potere viene instradato con ampie tracce sui piani del segnale)

Secondo lui, questo è il miglior stack-up possibile con un PCB a quattro strati, per i seguenti motivi:

1.I livelli di segnale sono adiacenti ai piani di massa.

2. Gli strati di segnale sono strettamente accoppiati (vicini) ai loro piani adiacenti.

3. I piani di massa possono fungere da scudi per gli strati di segnale interni. (Penso che questo richieda cuciture ??)

4.I piani di terra multipli abbassano l'impedenza di terra (piano di riferimento) della scheda e riducono la radiazione di modo comune. (non capisco davvero questo)

Un problema è il cross-talk, ma in realtà non ho alcun segnale nel terzo livello, quindi non penso che il corss-talk sarà un problema con questo stack-up, ho ragione?

Nota: la frequenza più alta è 48MHz, c'è anche un modulo wifi sulla scheda.

Ti odierai se accumuli il numero due;) Forse è duro ma sarà una PITA che rielabora una scheda con tutti i segnali interni. Non abbiate paura neanche dei via.

Rispondiamo ad alcune delle tue domande:

1.I livelli di segnale sono adiacenti ai piani di massa.

Smetti di pensare ai piani di terra e pensa di più ai piani di riferimento. Un segnale che corre su un piano di riferimento, la cui tensione è presente in VCC, ritornerà comunque su quel piano di riferimento. Quindi l'argomento secondo cui in qualche modo far passare il segnale su GND e non su VCC è sostanzialmente invalido.

2. Gli strati di segnale sono strettamente accoppiati (vicini) ai loro piani adiacenti.

Vedi il numero uno Penso che l'incomprensione su solo gli aerei GND che offrono un percorso di ritorno porti a questo malinteso. Quello che vuoi fare è mantenere i tuoi segnali vicini ai loro piani di riferimento e ad un'impedenza corretta costante ...

3. I piani di massa possono fungere da scudi per gli strati di segnale interni. (Penso che questo richieda cuciture ??)

Sì, potresti provare a creare una gabbia come questa, immagino, per la tua tavola otterrai risultati migliori mantenendo la tua traccia all'altezza del piano più bassa possibile.

4.I piani di terra multipli abbassano l'impedenza di terra (piano di riferimento) della scheda e riducono la radiazione di modo comune. (non capisco davvero questo)

Penso che tu abbia preso questo per significare che più aerei gnd ho, meglio non è così. Mi sembra una regola empirica infranta.

La mia raccomandazione per la tua scheda basata solo su ciò che mi hai detto è di fare quanto segue:

Strato di segnale
(sottile forse 4-5mil FR4)
GND
(spessore del FR-4 principale, forse 52 mil in più o in meno a seconda dello spessore finale)
VCC
(sottile forse 4-5mil FR4)
Strato di segnale

Assicurati di disaccoppiare correttamente.

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In bocca al lupo!

Non esiste il miglior stackup di layer. Se leggi attentamente, si dice che lo stackup con i motivi sugli strati esterni sia il migliore dal punto di vista EMC.

Non mi piace quella configurazione, però. In primo luogo, se la tua scheda utilizza componenti SMT, avrai molti più break nei tuoi aerei. In secondo luogo, qualsiasi debug o rilavorazione sarà praticamente impossibile.

Se hai bisogno di usare una tale configurazione, stai facendo qualcosa di orribilmente sbagliato.

Inoltre, non c'è niente di sbagliato nell'usare vias per la messa a terra. Se è necessario ridurre l'induttanza, posizionare semplicemente più vie.

"migliore" dipende dall'applicazione. Ci sono davvero due domande da porre nel tuo post

1. "Convenzionale" (segnali sugli strati esterni, piani sugli strati interni) VS "dentro-fuori" (segnali sugli strati interni, piani sugli strati esterni).
   Una scheda Inside-Out avrà migliori prestazioni EMC, ma sarà molto più difficile modificarla quando ti rendi conto di aver rovinato il progetto, avrai bisogno di più vie che non sono grandi dal punto di vista della densità o dell'integrità del segnale e se stai usando IC pacchetti il ​​cui passo dei pin è troppo piccolo per mettere a terra tra i pad, quindi si finiscono con grandi buchi nei vostri piani, che non è eccezionale dal punto di vista dell'egrità del segnale.

2. due piani di terra VS un piano di terra e un piano di potenza.
   In entrambi i casi, quando un segnale ad alta velocità cambia piano di riferimento, è necessario che vi sia un percorso vicino perché la corrente di ritorno si sposti tra i due piani di riferimento. Con due piani di terra puoi farlo con un unico tramite il collegamento diretto dei due piani. Con i piani di massa e di potenza, la connessione deve passare attraverso un condensatore che in genere (supponendo uno stackup "convenzionale") richiede due vie e un condensatore. Ciò significa una peggiore integrità del segnale e una maggiore area di bordo occupata. D'altra parte, avere un piano di potenza riduce la caduta di volt sulla barra di alimentazione e libera spazio sui livelli del segnale.

Come hanno detto gli altri, dipende dalla tua applicazione. Un altro stackup che ho trovato utile è

1. Segnali (bassa velocità)
2. Energia
3. Segnali (impedenza controllata)
4. GND

Ciò mantiene i due gruppi di segnali ben isolati l'uno dall'altro, offre un'eccellente corrispondenza dell'impedenza e mi consente di scaricare calore nel piano di massa.