PCB PCB e piani di potenza

Sto progettando un PCB a 4 strati con il seguente stack-up: Signal Top, Ground Plane, Power Plane, Signal Bottom.

Questo è il primo PCB che realizzo in questo modo, che include un SMPS rumoroso con una frequenza di commutazione di 600 KHz, nonché un 32 UHz uC e un modulo wireless 2,4 GHz. Desidero isolare il rumore dei diversi blocchi e impedire che interferisca in un altro blocco, ad esempio i rumori SMPS e uC non dovrebbero interferire con il modulo wireless. Per questo, sto dividendo il piano di alimentazione in tre aree chiuse, una per ogni tensione (5,0 V e 3,3 V e 5,0 V generati da SMPS da un regolatore lineare molto piccolo da 50 mA per il sistema di accensione ausiliaria), ma mantengo il terreno piano non sbalzato e copre tutto il tabellone. SMPS, uC e blocchi di moduli wireless sono separati gli uni dagli altri sulla scheda.

Le domande sono:

1. Questa disposizione suddivisa aiuterebbe dal rumore che viaggia tra i moduli?
2. Il versamento di rame macinato nella parte superiore e inferiore contribuirebbe a ridurre il rumore EMI esterno alla scheda?
3. Sarebbe meglio dividere anche il piano di massa (e NESSUN versamento di terra sui lati superiore e inferiore per evitare un anello) e collegarlo a stella? Ho sentito che è meglio mantenere il piano terra intero, ma tutti sembrano avere la propria versione.

La mia comprensione è che un posto a terra dovrebbe essere sempre al di sotto o al di sopra del segnale e delle tracce di potenza per ridurre al minimo i loop e ridurre le EMI generate dalla scheda. Inoltre, SE i diversi blocchi sono già fisicamente separati sulla scheda, le loro correnti di ritorno fluirebbero sul piano di terra non piegato senza interferire tra loro. È corretto? Ma ho anche letto di dividere il piano di massa in zone, una per ciascun sottosistema e di collegare questi diversi blocchi in un solo punto (connessione a stella). Quale è meglio e perché?

Questa disposizione suddivisa aiuterebbe dal rumore che viaggia tra i moduli?

Se hai più tensioni di alimentazione e una scheda a 4 strati non hai molta scelta. Devi fornire tensioni diverse ai diversi carichi. Sia che riduca o aumenti il ​​rumore ha molto a che fare con i dettagli di come lo disponi, non è possibile dare una risposta globale a questa domanda. Meglio considerarlo come, devi dividere il tuo piano di potere --- qual è il modo migliore per farlo?

Versare il rame macinato nella parte superiore e inferiore aiuterebbe a ridurre il rumore EMI esterno alla scheda?

Può, se si forniscono più vie per collegare l'area del suolo dello strato esterno al piano del suolo. Inoltre renderà felice il tuo favoloso venditore perché ridurrà la quantità di rame che devono incidere per rendere la tua tavola.

Fai attenzione a portare il terreno dello strato esterno troppo vicino alle tue tracce di 2,4 GHz perché se è più vicino, diciamo, a 5 larghezze di traccia, cambierà l'impedenza caratteristica della tua linea di impedenza controllata.

Sarebbe meglio dividere anche il piano di massa (e NESSUN versamento di terra sui lati superiore e inferiore per evitare un anello) e collegarlo a stella? Ho sentito che è meglio mantenere il piano terra intero, ma tutti sembrano avere la propria versione.

Risposta breve: no.

Se presti particolare attenzione a come dividi il piano di potenza e se il tuo circuito lo richiede, allora ci sono casi in cui può migliorare le cose.

Ma se vuoi una singola risposta da qualcuno che non sa quasi nulla del circuito che stai progettando, la risposta migliore è non dividere il piano di massa.

Un'altra cosa da tenere d'occhio

Il tuo stack up è segnale-terra-potenza-segnale. Con spaccature nel piano di potenza.

Quando instradate sul livello inferiore, cercate di non attraversare le spaccature nel piano di potenza, poiché quelle tracce del livello inferiore utilizzeranno effettivamente la rete di alimentazione, non la massa, come percorso di ritorno per i componenti ad alta frequenza del segnale.

Inoltre, fai attenzione ai segnali (ad alta velocità) che saltano dallo strato superiore a quello inferiore, poiché ciò richiederà anche una transizione della corrente di ritorno dalla rete di alimentazione alla rete di terra. Questa corrente di ritorno probabilmente passerà attraverso il condensatore di disaccoppiamento più vicino --- quindi la seconda cosa migliore è mettere un condensatore di disaccoppiamento vicino a ciascun punto in cui la corrente di ritorno deve attraversare tra i piani. (La cosa migliore non è affatto l'incrocio tra gli aerei).

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Mi sto assicurando che tutti i segnali HF non attraversino gli split, ma ci sono alcune tracce DC che inevitabilmente li attraversano. Può essere un problema?

Pensa a questo: quando dici che è una traccia DC, vuoi dire che la tensione non cambia o la corrente non cambia? Le modifiche correnti sono ciò che causa problemi con l'esecuzione su una divisione. (I cambiamenti di tensione sono un problema solo perché di solito causano cambiamenti di corrente)

Quindi dipende se stai parlando di un segnale "dc" come una linea di abilitazione per un alimentatore che viene acceso una volta all'avvio e poi lasciato alla stessa tensione per sempre, o una traccia di potenza per qualche binario extra che non era ' vale la pena fare una scissione per.

Un segnale di controllo CC non sarà un problema.

Se si tratta di un segnale di potenza con una corrente di carico variabile, è possibile risolvere il problema con i condensatori di disaccoppiamento. Un condensatore di disaccoppiamento consente alle variazioni ad alta frequenza della corrente di attraversare il percorso breve attraverso il condensatore anziché il percorso lungo attraverso la traccia.