Leiterplatten-Erdungs- und Stromversorgungsebenen

Ich entwerfe eine 4-Lagen-Platine mit folgendem Aufbau: Signal oben, Ground Plane, Power Plane, Signal unten.

Dies ist die erste von mir hergestellte Leiterplatte, die ein lautes SMPS mit einer Schaltfrequenz von 600 kHz sowie ein 32-MHz-uC- und ein drahtloses 2,4-GHz-Modul enthält. Ich möchte das Rauschen der verschiedenen Blöcke isolieren und verhindern, dass es in einem anderen Block stört. Beispielsweise sollten die SMPS- und uC-Geräusche das Funkmodul nicht stören. Dafür teile ich das Power-Flugzeug in drei geschlossene Bereiche auf, einen für jede Spannung (SMPS 'erzeugt 5,0 V und 3,3 V und 5,0 V von einem sehr kleinen 50-mA-Linearregler für das zusätzliche Einschalt-System), aber behalte den Boden Flugzeug ungeteilt und bedeckt das gesamte Brett. Die SMPS-, uC- und Funkmodulblöcke sind auf der Platine voneinander getrennt.

Die Fragen sind:

1. Diese aufgeteilte Anordnung würde dazu beitragen, dass sich Lärm zwischen den Modulen bewegt.
2. Würde das Eingießen von Kupfer in die Ober- und Unterseite dazu beitragen, das EMI-Rauschen außerhalb der Platine zu reduzieren?
3. Wäre besser, auch die Grundebene aufgeteilt (und NO Boden auf Ober- und Unterseite Gießen eine Schleife zu vermeiden), und schließen Sie es in einem Sterne Art und Weise? Ich habe gehört, dass es besser ist, die Grundebene ganz zu halten, aber jeder scheint seine eigene Version zu haben.

Mein Verständnis ist, dass ein Bodenplatz immer unter oder über den Signal- und Stromspuren liegen sollte, um die Schleifen zu minimieren und die von der Platine erzeugten EMI zu reduzieren. Auch IF die verschiedenen Blöcke bereits physisch auf dem Brett getrennt sind, ihre Rückströme in der unsplitted Masseebene fließen würden , ohne sie zu stören. Ist das korrekt? Ich lese aber auch über das Aufteilen der Grundebene in Zonen, eine für jedes Untersystem und das Verbinden dieser verschiedenen Blöcke in nur einem Punkt (Sternverbindung). Was ist besser und warum?

Diese aufgeteilte Anordnung würde dazu beitragen, dass sich Lärm zwischen den Modulen bewegt.

Wenn Sie mehrere Netzspannungen und eine 4-Lagen-Platine haben, haben Sie keine große Auswahl. Sie müssen den verschiedenen Lasten unterschiedliche Spannungen zuführen. Ob es Lärm reduziert oder verstärkt, hat viel mit den Details zu tun, wie Sie es anordnen. Es ist nicht möglich, nur eine pauschale Antwort auf diese Frage zu geben. Besser, Sie müssen Ihr Motorflugzeug teilen - wie geht das am besten?

Würde das Eingießen von Kupfer in die Ober- und Unterseite dazu beitragen, das EMI-Rauschen außerhalb der Platine zu reduzieren?

Dies ist möglich, wenn Sie mehrere Durchkontaktierungen bereitstellen, um den Erdungsbereich der äußeren Schicht mit der Erdungsebene zu verbinden. Es wird auch Ihren Fab-Verkäufer glücklich machen, weil es die Menge an Kupfer reduziert, die er ätzen muss, um Ihr Board herzustellen.

Achten Sie darauf, die äußere Erdungsschicht zu nahe an Ihre 2,4-GHz-Leiterbahnen heranzuführen, da sich die charakteristische Impedanz Ihrer Leitung mit gesteuerter Impedanz ändert, wenn sie näher an beispielsweise 5 Leiterbahnen liegt.

Wäre es besser, die Erdungsebene (und KEINE Erdung oben und unten, um eine Schleife zu vermeiden) aufzuteilen und sternförmig anzuschließen? Ich habe gehört, dass es besser ist, die Grundebene ganz zu halten, aber jeder scheint seine eigene Version zu haben.

Kurze Antwort: nein.

Wenn Sie besonders darauf achten, wie Sie das Motorflugzeug aufteilen, und wenn Ihre Schaltung dies erfordert, gibt es Fälle, in denen dies zu Verbesserungen führen kann.

Wenn Sie jedoch eine einzige Antwort von jemandem wünschen, der so gut wie nichts über die von Ihnen entworfene Schaltung weiß, ist es die beste Antwort, die Masseebene nicht zu teilen.

Eine weitere Sache, auf die Sie achten müssen

Ihr Stack-Up ist Signal-Ground-Power-Signal. Mit Spaltungen im Motorflugzeug.

Versuchen Sie beim Routen auf der untersten Ebene, die Teilungen in der Leistungsebene nicht zu überqueren, da diese Spuren auf der untersten Ebene tatsächlich das Stromnetz und nicht die Erdung als Rückweg für hochfrequente Komponenten des Signals verwenden.

Achten Sie auch auf (Hochgeschwindigkeits-) Signale, die von der oberen zur unteren Schicht springen, da dies auch einen Übergang des Rückstroms vom Stromnetz zum Erdungsnetz erfordert. Dieser Rückstrom wird wahrscheinlich durch den nächsten Entkopplungskondensator fließen. Daher ist es am zweitbesten, einen Entkopplungskondensator an jeder Stelle anzubringen, an der sich der Rückstrom zwischen den Ebenen kreuzen muss. (Das Beste ist, überhaupt nicht zwischen Flugzeugen zu kreuzen).

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Ich stelle sicher, dass alle HF-Signale keine Splits kreuzen, aber es gibt ein paar DC-Spuren, die sie unvermeidlich kreuzen. Kann das ein Problem sein?

Denken Sie darüber nach: Wenn Sie sagen, dass es sich um eine Gleichstromspur handelt, bedeutet dies, dass sich die Spannung nicht oder der Strom nicht ändert? Aktuelle Änderungen verursachen Probleme beim Überfahren eines Split. (Spannungsänderungen sind nur deshalb problematisch, weil sie normalerweise Stromänderungen verursachen.)

Es kommt also darauf an, ob es sich um ein "Gleichstromsignal" handelt, wie eine Aktivierungsleitung für ein Netzteil, das beim Einschalten einmal eingeschaltet und dann für immer auf derselben Spannung belassen wird, oder eine Stromschiene für eine zusätzliche Schiene, die nicht angeschlossen ist. Es lohnt sich, eine Spaltung für.

Ein DC-Steuersignal ist kein Problem.

Wenn es sich um ein Leistungssignal mit einem variierenden Laststrom handelt, können Sie das Problem mit der Entkopplung von Kondensatoren beheben. Ein Entkopplungskondensator ermöglicht, dass die hochfrequenten Änderungen des Stroms durch den kurzen Pfad durch den Kondensator anstatt durch den langen Pfad durch die Spur kommen.