Leiterplatten und Design von Stromanschlüssen

Ich habe jetzt ein paar Leiterplatten entworfen, aber nie viel über gute Praktiken nachgedacht. Es waren kleine Bretter, und der größte Schwerpunkt lag darauf, sicherzustellen, dass alles, was verbunden werden musste, verbunden war.

Jetzt möchte ich mich ernsthaft mit der Herstellung gut gestalteter Boards befassen. Ich habe mein aktuelles Projekt mehrmals entworfen und neu gestaltet, um ein gut aussehendes Layout zu erstellen.

Dieses Projekt basiert auf der ATXMega256-mCU, die auf einem 16-MHz-Kristall läuft, wobei insgesamt etwa 60 Komponenten und 7 oder 8 davon ICs sind.

Für mein nächstes Redesign habe ich vor, "Manhattan Routing" auszuprobieren, um zumindest zu versuchen, mit verrückten Spuren zu helfen, die in alle Richtungen gehen - aber das ist ein bisschen unangebracht.

Das Problem, auf das ich am meisten zu stoßen scheine, besteht darin, eine geeignete Methode zum Ausführen der Stromversorgung für jeden IC zu verstehen. Normalerweise würde ich sie nur verketten, aber das soll eine schlechte Praxis sein.

Hier sind meine Fragen zur Speisekraft

1. Ich habe von der "Star Configuration" gehört, bei der alle ICs direkt in den Regler eingebunden sind, habe aber kein reales Beispiel dafür gesehen, daher bin ich mir nicht sicher, wie ich das in meine Projekte integrieren soll. Es klingt wie ein Durcheinander von Spuren, die sich von einem Block in meinem Kopf lösen. Können Sie ein Beispiel für eine gut gestaltete Sternenkonfiguration veröffentlichen?

2. Was wären einige Vor- und Nachteile der Verwendung der Sternkonfiguration im Gegensatz zu einer Leistungsebene, abgesehen von der offensichtlichen Tatsache, dass Leistung überall mit einer Ebene vorhanden ist?

3. Wann ist es in Ordnung oder nicht in Ordnung, ein Flugzeug für VCC zu verwenden, insbesondere für ein 2-Layer-Board, da ich gehört habe, dass es auf einem 2-Layer-Board nicht so häufig vorkommt?

4. Wenn ich kein Power-Flugzeug verwenden sollte, was ist besser bei Spuren, die sich kreuzen müssen: Verwenden von Via für GPIO oder Via für Strom?

5. Wenn es in Ordnung ist, eine Leistungsebene auf einer 2-Lagen-Platine zu verwenden, sollte sich VCC auf der obersten oder unteren Schicht befinden, hätte ich natürlich auch eine Masseebene.

Ich weiß, dass es keine Win / Win-Antwort auf diese Fragen gibt, da jedes Projekt anders sein wird und eine andere Planung erfordert, aber ich denke, das Grundkonzept dahinter sollte etwas universell sein, dem die Leute folgen. Sie müssen die Regeln kennen, bevor Sie sie brechen können.

Mir ist auch klar, dass diese Fragen möglicherweise den Rahmen der Online-Diskussion sprengen, aber ich suche nach allgemeineren Antworten, die mir helfen können, in die richtige Richtung zu gehen.

Ich würde empfehlen, die PCB-Designrichtlinien für reduzierte EMI von Texas Instruments zu lesen.

Während es sich auf die Reduzierung von EMI konzentriert, bietet es Ratschläge oder Antworten auf alle Ihre Fragen mit Ausnahme von "Manhattan Routing".

Abschnitt 2.1 (ca. 12 Seiten) befasst sich mit Boden und Strom. Es enthält die folgenden nützlichen Abschnitte:

2.1.7 Power Plane Do's und Don'ts für vierschichtige Boards
2.2.1 Einzelpunkt- oder Mehrpunktverteilung
2.2.2 Sternverteilung
2.2.3 Gitter zum Erstellen von Ebenen

Es zeigt, wie Sie mit einer 2-Schicht-Platine die EMI-Leistung von 4-Schicht-Leiterplatten erreichen. Ein Teil der Reduzierung der EMI besteht darin, eine gute Strom- und Erdungsführung und -entkopplung sicherzustellen.

Dies ist keine reine Antwort - ich weiß nicht, ob es wirklich eine endgültige Antwort gibt oder nur die Meinungen der Leute. Es ist jedoch zu lang für einen Kommentar, also verklage mich.

Wie gesagt, dies ist keine wirkliche Antwort, es ist nur, wie ich mein Layout und Routing mache - ich weiß nicht, wie "richtig" es ist oder wie "richtig", aber es funktioniert für mich ™.

Manhattan Routing ist zwar nett, aber nicht immer die Antwort. Ich benutze eine Art Hybrid-Manhattan - oft ist es oben / unten und links / rechts, aber nicht immer - es hängt von der genauen Situation ab. Ich platziere durch Reduktion über die Spurrichtung - wenn ich auf der linken / rechten Ebene ein wenig auf / ab gehen und die Notwendigkeit von 2 Durchkontaktierungen beseitigen kann, werde ich es tun.

Was die Leistung betrifft, verwende ich normalerweise Loops und Semi-Star. Betrachten Sie es als einen Stern mit Schleifen am Ende. Insbesondere wenn ein Chip vielleicht 5 oder 6 Power-Pins hat, würde die Power-Trace des Chips eine Schleife um alle Pins und zurück zum Anfang bilden. Das gleiche gilt für Gruppen von Chips. Sie kehren nicht immer direkt zum Regler / Stromkreis zurück, sondern zu einer "Trunk" -Spur mit niedriger Impedanz, die dann zum Regler zurückkehrt.

Durchkontaktierungen oder IO? Nun, es hängt von der Leistung und der E / A ab. Durchkontaktierungen führen zu einer erhöhten Induktivität und einem erhöhten Widerstand. Zu viele Durchkontaktierungen können einen übermäßigen Spannungsabfall verursachen oder die Strombelastbarkeit verringern. Zu viele Durchkontaktierungen auf E / A können die maximalen Taktraten und Datenraten reduzieren, mit denen Sie arbeiten können, und auch die EMI-Emissionen erhöhen. Im Allgemeinen ziehe ich es jedoch vor, die Durchkontaktierungen auf ein absolutes Minimum zu beschränken. Zu diesem Zweck lege ich normalerweise zuerst die Stromspuren vor allem anderen aus.

Wenn Sie ein Power-Flugzeug auf einem 2-Layer-Board haben müssen (ich jedenfalls nie - Bodenflugzeuge, ja, aber keine Power-Flugzeuge), ist es meiner Meinung nach am besten, es oben zu haben. Hauptsächlich, weil die Grundebene, die sich dann unten befindet, normalerweise neben dem Chassis liegt - und wenn das Metall und geerdet ist, befindet sich der Boden neben dem Boden und kann keine unangenehmen Kurzschlüsse verursachen. Strom in Bodennähe kann Kurzschlüsse verursachen.