PCB สัญญาณผสม, 2 หรือ 4 Layer?

ขณะนี้ฉันกำลังออกแบบ PCB แบบผสมสัญญาณสำหรับลูกค้าและฉันอ่านเรื่องความสมบูรณ์ของสัญญาณมาแล้วและหนังสือส่วนใหญ่แนะนำให้ใช้บอร์ดแบบ 4 เลเยอร์ (หรือมากกว่า) เนื่องจากความต้านทานเสียงรบกวนจากการมีระนาบกราวด์และ ลดเส้นทาง

บอร์ดดังกล่าวมี ADC 16 บิตสองตัวและ DAC 16 บิตสองตัวที่มีแอมป์ OP ในส่วนอะนาล็อกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีตัวเปลี่ยนระดับและมอสเฟตในส่วนดิจิตอลและตัวแปลง DC / DC สองตัวและตัวควบคุม LDO ในอำนาจ มาตรา. พื้นที่ไม่ จำกัด มากนัก แต่การมีความละเอียดสูงและสัญญาณรบกวนต่ำในส่วนอะนาล็อกเป็นสิ่งสำคัญ มี I2C และ SPI บัสทำงานระหว่างส่วนดิจิตอลและขอบของส่วนอะนาล็อกซึ่งทำงานที่น้อยกว่า 10 MHz

การกำหนดเส้นทางอย่างชาญฉลาดฉันสามารถทำบอร์ดนี้ให้เสร็จสมบูรณ์เป็น 2 ชั้น ฉันจะสังเกตเห็นความแตกต่างอย่างมากของความสมบูรณ์ของสัญญาณกับบอร์ด 4 เลเยอร์และระนาบกราวด์เฉพาะหรือไม่ มันคุ้มค่ากับราคาหรือไม่? ฉันกำลังโน้มตัวไปยัง 4 แต่ฉันต้องการฟังความคิดเห็นของคุณ

ขอบคุณล่วงหน้านะ

ก่อนอื่นให้ฉันระบุคำตอบให้ชัดเจน บอร์ดสี่ชั้นจะให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ความแตกต่างนั้นไม่ได้มีไว้สำหรับบอร์ดทั้งหมด แต่บอร์ดเลเยอร์ทั้งสี่จะอนุญาตให้คุณกำหนดเส้นทางสัญญาณพลังงานและกราวด์ได้โดยตรงซึ่งกันและกันในรูปแบบที่หลากหลายกว่า การกราวด์โดยตรงภายใต้ระนาบพลังงานจะลด crosstalk สำหรับเส้นใกล้เคียงและลดเสียงรบกวนโดยอนุญาตให้เลือกเส้นทางโดยรวมดีขึ้น ด้วยสี่ชั้นพื้นดินจุดเดียวนั้นสามารถทำได้โดยไม่ต้องตัดระนาบพื้นเป็นสองเท่า โดยพื้นฐานแล้วหากโซลูชันสองชั้นต้องการตัดผ่านระนาบกราวน์คุณจะต้องสร้างระนาบกราวด์สองอันเชื่อมต่อกันด้วยสองจุด สิ่งนี้ทำให้เกิดการวนซ้ำในปัจจุบันทำให้เกิดเสียงรบกวนและสามารถทำให้รุนแรงขึ้นด้วยความแตกต่างของอุณหภูมิอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใกล้เคียง ฯลฯ ฉันไม่แน่ใจว่าเป็นกรณีการใช้งานของอุปกรณ์นี้หรือไม่ แต่อุณหภูมิ, อีเอ็มไอใกล้เคียง, และความถี่ในการใช้งานจะเล่นด้วยถ้านี่เป็นการออกแบบความเร็วกึ่งสูง, สี่ชั้นจะช่วยรักษาความสมบูรณ์ของสายสัญญาณเหล่านั้นได้อย่างแน่นอน สิ่งนี้มาพร้อมกับความละเอียดที่คุณต้องการจาก ADC เหล่านั้น หากคุณต้องการ 16 บิตจริง ๆ แล้วฉันจะบอกว่าการเพิ่มประสิทธิภาพ 5% จากบอร์ดสี่ชั้นมีค่า

การอ้างอิงที่ดีที่ฉันดึงแนวทางการออกแบบของฉันมาจากคือ ... http://www.ti.com/lit/an/szza009/szza009.pdf

ไชโย

หากคุณสามารถทำมากที่สุดของเส้นทางของคุณบนชั้นบนสุดและมีส่วนเครื่องบินพื้นดินแข็งส่วนใหญ่ในชั้นล่างที่ผมบอกว่าคณะกรรมการสองชั้นควรอาจจะทำงานให้คุณ หนึ่งในคนที่ยอดเยี่ยมอย่างแท้จริงที่ฉันได้พบในช่วงหลายปีที่ผ่านมา - เดฟแวนฮอร์น - ทำกระดานอย่างรวดเร็วและมีความหนาแน่นสูงบนกระดานสองชั้นและผลิตภัณฑ์ของเขาทั้งหมดผ่านการทดสอบการปล่อยมลพิษตามมาตรฐาน แต่เขาเป็นผู้เชี่ยวชาญที่แท้จริงของศิลปะนั้น ๆ

ไม่ว่าบอร์ดของคุณจะค่อนข้างเรียบง่าย แบ่งชั้นระนาบกราวด์ด้านล่างออกเป็นส่วน ๆ สำหรับแต่ละบล็อกวงจร: อะนาล็อกและดิจิตอลและตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณรู้ว่ากระแสไหลกลับไหลไปที่ใด

โดยปกติแล้วจะเป็นการดีที่จะมีการหยุดพักเล็กน้อยในระนาบกราวด์ซึ่งคุณต้องมีร่องรอยหนึ่งข้ามอีก แต่ตัวแบ่งเหล่านั้นมีขนาดเล็กและล้อมรอบอย่างเต็มที่ด้วยทองแดงเผยให้เห็นเพียงร่องรอยสั้น ๆ ที่อยู่ภายใต้ร่องรอยด้านบน

ดูเหมือนว่าวงจรควบคุมการจ่ายไฟแบบแอนะล็อกอยู่ในส่วนพลังงานคุณควรย้ายไปยังส่วนอะนาล็อกดังนั้นพินอ้างอิง GND ของมันจึงอยู่ในอะนาล็อก GND ด้วยวิธีนี้เอาท์พุทของมันถูกอ้างอิงถึงอนาล็อก GND ไม่รบกวน GND ใกล้กับสวิตช์

ทีนี้สำหรับคำถาม 2 กับ 4 เลเยอร์ของคุณการใช้ 4 เลเยอร์จะลดความยากลำบากในการสร้างเลย์เอาต์ที่ดีมากดังนั้นมันจะช่วยลดความน่าจะเป็นในการทำผิดพลาด หากความผิดพลาดหมายถึงผู้ช่วยหายใจคุณควรชั่งน้ำหนักค่าใช้จ่ายและความล่าช้าของผู้ช่วยที่เป็นไปได้เมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม 4 ชั้น