เป็นไปได้หรือไม่ที่จะลดจำนวนเลเยอร์ลงบน PCB โดยทำให้บอร์ดใหญ่ขึ้น


9

ฉันเห็นว่า PCB แบบ 2 เลเยอร์นั้นมีราคาถูกมากสำหรับต้นแบบ PCB แบบ 4 ชั้นมีราคาแพงกว่าเกือบ 4x ฉันมีการออกแบบที่ใช้ DDR3 RAM ซึ่งฉันต้องตรงกับความยาวการติดตาม อย่างไรก็ตามฉันยังต้องลดต้นทุนด้วย ฉันสังเกตว่าการเข้าไปหา PCB แบบ 2 เลเยอร์ที่ใหญ่กว่านั้นประหยัดกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ PCB แบบ 4 เลเยอร์ WOuld โดยงานออกแบบถ้าฉันใช้ PCB 2 เลเยอร์แทน 4 แม้ว่าความยาวการติดตามของฉันจะนานกว่านี้หรือไม่

ทำไม 4 layer PCB ถึงมีราคาแพงกว่ามากเมื่อเทียบกับ 2 เลเยอร์? จาก 2-4 ชั้นราคาแตกต่างกันมาก? ฉันอยากรู้ว่าทำไม การออกแบบเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ดูเหมือนจะใช้ 4 ชั้นเมื่อพวกเขามีแรม พวกเขาสามารถขายในราคาถูกได้ ฉันได้รับการช่วยเหลือเป็นจำนวนมาก แต่ค่าใช้จ่าย PCB ลดลงเท่าใด LEts พูดในปริมาณเล็กน้อยเพื่อให้ PCB 4 เลเยอร์เป็น 4 $ หรือไม่ เท่าไหร่ที่ฉันจะทำในปริมาณ 100?


4
มันไม่เพียงเกี่ยวกับการจับคู่ความยาวสำหรับความถี่สูง แต่ยังรวมถึงการจับคู่ความต้านทาน มันใกล้จะเป็นไปไม่ได้100Ωร่องรอยต่างกันของบอร์ดสองชั้น (เพราะระนาบกราวด์อยู่ไกลมาก)
Tom Carpenter

8
สำหรับชิป BGA ขนาดใหญ่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะฝ่าวงล้อม pinout บน 2 ชั้นและบางครั้งก็ไม่แนะนำให้ใช้ 4 ชั้น
helloworld922

1
สำหรับบางวงจรคุณสามารถทำได้ อินเทอร์เฟซ DDR3 ไม่ใช่หนึ่งในนั้น!
Brian Drummond

1
การยกเลิกซีรีส์ที่นั่นด้วยเหตุผลนั้นใช่ แต่หากส่วนที่เหลือของร่องรอยไม่ตรงกับความต้านทานการเลิกจ้างซีรีส์จะไม่ช่วย มีสาขาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดที่อุทิศให้กับเรื่องนี้
Tom Carpenter

1
คุณไม่ควรลองใช้ DDR3 เลยและไม่ควรอยู่บนบอร์ด 2 ชั้น หากคุณต้องการใช้โปรเซสเซอร์ประเภทที่ใช้เทคโนโลยีหน่วยความจำประเภทนั้นคุณจะต้องรวมโมดูลซีพียูของคนอื่นเข้ากับบอร์ดของคุณเอง อย่าง Gumstix หรือ Beagle ไม่ว่าจะเป็นอะไรก็ตาม

คำตอบ:


13

อ่าความน่ากลัวของการพยายามทำให้ DDR ทำงานเป็นสองชั้น :) คำตอบยาว ๆ คือการเรียนรู้เกี่ยวกับความสมบูรณ์ของสัญญาณและพยายามเข้าใจว่าคุณกำลังทำอะไรอยู่ ฉันเคยเห็นสิ่งนี้ทำมาก่อนและแม้กระทั่งผ่านอีเอ็มไอ แต่มีข้อแม้มากมาย ครั้งแรกมีเพียงส่วน DDR เดียว ประการที่สองตัวควบคุมได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อส่งสัญญาณไปยังสัญญาณทั้งหมดในสองแถวแรกของลูกบอลที่เว้นระยะกันอย่างแพร่หลายซึ่งสัญญาณทั้งหมดจะถูกส่งโดยไม่มีจุดแวะบนชั้นบนสุดไปยังส่วน DDR จากนั้นด้านล่างใช้สำหรับเครื่องบิน GND แม้ว่าจะอยู่ห่างออกไป 60 ไมล์ มีการจับคู่เส้นทาง แต่ให้สั้นที่สุด ในที่สุดชิ้นส่วนก็จะทำงานช้าที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยทั่วไปความถี่ขั้นต่ำที่อนุญาตโดยส่วน DDR โอ้และเรามีนาฬิกาสเปกตรัมกระจายสำหรับ EMI

ฉันจะบอกว่าเป็นกฎทั่วไปว่านี่ไม่ใช่ความคิดที่ดีและคุณควรติดกับสี่ชั้นและลดค่าใช้จ่ายที่อื่น หากคุณกำลังจะทำมันไม่ได้คาดหวังว่าจะได้รับความเร็วใกล้เต็มและถ้าคุณกำลังพยายามที่จะกำหนดเส้นทางหลายส่วนเช่น DIMM หรือหอย ฉันจะบอกว่ามันไม่คุ้มค่าที่จะลอง

ค่าใช้จ่ายขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่างจากการที่คุณทำกับมันมากแค่ไหนมันเป็นปัญหาที่เล็กกว่ามากในปริมาณที่สูงมากกว่าที่มันมีปริมาณโปรโตต่ำ อาการปวดหัวที่คุณจะต้องเผชิญกับการพยายามแก้ไขข้อบกพร่องในการออกแบบสองชั้นนั้นแทบจะไม่คุ้มค่าเลย เวลาที่เพิ่มขึ้นในการทำตลาดคุณจะต้องเผชิญกับความพยายามที่จะทำให้มันทำงานได้โดยลำพังมูลค่าของเลเยอร์ 4 ในหลาย ๆ กรณี

คุณพูดถึงปริมาณ 100 เหมือนสูง แต่ก็ไม่ได้เลยเมื่อคุณเริ่มย้ายเข้าหลักพันหลักแสนมีราคาตกชันจากไม่กี่ร้อยชิ้น เหมือนกันถ้าคุณย้ายออกจากฝั่งที่ไหนสักแห่ง เช่นเดียวกับตัวอย่างที่ฉันสามารถนึกถึงราคา US ของฉันใน 10K หน่วยของบอร์ด 10 เลเยอร์อยู่ที่ประมาณ $ 50 แต่นอกชายฝั่งของฉันมีราคา $ 25 ราคาของคุณจะขึ้นอยู่กับว่าคุณใช้แผงควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างไร (บ้าน pcb ของคุณทำแผงในขนาดแผ่นมาตรฐาน) ถ้าคุณพอดีสองต่อแผงและมีจำนวนมากเสียค่าใช้จ่ายของคุณจะขึ้นไปราวกับว่าคุณสั่ง 2 และ ออกจากห้องสำหรับ 20 บนแผง อนึ่งนั่นคือวิธีที่สถานที่รวมคำสั่ง pcb เข้าด้วยกันทำงาน

ทำไมถึงมีราคามากกว่านี้? มันเป็นงานแร่มากมายเกี่ยวข้องกับวัสดุเป็นสองเท่าและต้องการความแม่นยำหรือทักษะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย สองชั้นเป็นเพียงชิ้นส่วนของชุดทองแดง FR4 ทั้งสองข้างเพียงเจาะรูหน้ากากแกะสลักและโพสต์ สำหรับแผ่นมาสก์สี่ชั้นและกัดสองชั้นจากนั้นเคลือบสองชั้นนอกเพิ่มเติมบนหน้ากากข้างและแกะสลักอีกครั้งระวังให้มากว่ามันเข้าแถวอย่างถูกต้องจากนั้นเจาะและโพสต์กระบวนการ นั่นเป็นเพียงตัวอย่าง แต่ประเด็นคือกระบวนการมีขั้นตอนมากขึ้นใช้แรงงานมากขึ้นวัสดุมากขึ้นและมีค่าใช้จ่ายมากขึ้น

มันอาจจะคุ้มค่าที่จะกล่าวถึงว่ามีชิปสำหรับอุตสาหกรรมมือถือที่นำสิ่งต่าง ๆ เช่น LPDDR4 ติดตั้งอยู่ด้านบนของพวกเขาสำหรับโซลูชั่นทั้งหมดในที่เดียว ถึงกระนั้นฉันก็ต้องการให้บอร์ดสี่เลเยอร์สำหรับการกระจายพลังงานที่เหมาะสมการแยกสัญญาณและการกำหนดเส้นทางของสัญญาณอื่น ๆ แต่มันเป็นมุมที่ต้องพิจารณา


1
+1 สำหรับการรวมส่วนค่าใช้จ่ายของคำถามในคำตอบของคุณซึ่งปัจจุบันถูกตัดออกจากคำตอบอื่น ๆ ทั้งหมด
Dan Henderson

8

มีหลายเหตุผลที่คุณมีบอร์ดหลายเลเยอร์และเมื่อพูดถึงการออกแบบความเร็วสูง DDR3 นั้นมีหลายสิ่งที่เกิดขึ้นมากกว่าแค่การเชื่อมต่อจากขาสู่ขา

ด้วยความเร็วสูงฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังไฟฟ้าและแม่เหล็ก feilds กลายเป็นปัจจัยเช่นเดียวกับข้อกำหนดความเร็วของพลังงาน ไม่ใช่กรณีของการเชื่อมต่อจากจุด A ถึงจุด B อีกต่อไปเส้นทางที่คุณใช้จะมีผลดังนั้นที่ความถี่สูงคุณอาจสูญเสียพื้นที่เนื่องจากคุณไม่สามารถ / ไม่ควรส่งสัญญาณเส้นทางในพื้นที่นี้หรือใกล้กับกลุ่มนี้ สัญญาณ ฯลฯ แหล่งจ่ายไฟช้าและไม่สามารถตอบสนองความต้องการของกระแสในวงจรดิจิตอล คุณสามารถมีแหล่งจ่ายไฟติดกับพินและชิปของคุณอาจยังทำงานได้ไม่ดีนักเนื่องจากวงจรดิจิตอลต้องการกระแสที่รวดเร็วและจำนวนมาก แหล่งจ่ายไฟอาจมีระดับกระแสสูง แต่แหล่งจ่ายไฟไม่ตอบสนองอย่างรวดเร็ว และนั่นคือที่ตัวเก็บประจุแยกตัว, ตัวเก็บประจุจำนวนมากและการกระจายเครือข่ายพลังงานโดยรวมเข้ามาเล่น สิ่งเหล่านี้จำเป็นสำหรับความเร็วสูงและบางอย่างขึ้นอยู่กับชั้นสแต็ค ไม่ใช่แค่จำนวนเลเยอร์ แต่เป็นเลเยอร์ที่แท้จริง

การควบคุม feilds และลดผลกระทบของพวกเขาEMI , การสร้าง, ความจุระนาบระหว่างกัน, ความสมบูรณ์ของสัญญาณ , ความสมบูรณ์ของพลังงานและความซับซ้อนในการกำหนดเส้นทางเป็นสาเหตุที่คุณอาจมีบอร์ดหลายชั้นเทียบกับบอร์ด 2 เลเยอร์ คุณสามารถทำได้ด้วยเลเยอร์บอร์ด 2 ชั้น แต่คุณจะต้องสร้างแบบจำลองแผงวงจร (ปรสิต) และขึ้นอยู่กับเนื้อหาที่มีความถี่สูงของคุณดูที่สิ่งที่คุณต้องการ

ดังนั้นคุณสามารถลดจำนวนเลเยอร์ได้หรือไม่

ใช่คุณสามารถ.

มันจะทำงานอย่างไร

ใช่. ไม่แน่ จากทั้งหมดที่กล่าวมา

ลองค้นหาไซต์นี้เพื่อดูคำบางคำที่เป็นตัวหนา มันอาจตอบคำถามหรือสร้างคำถามใหม่


5

Henry Ott แนะนำวัตถุประสงค์ที่เกี่ยวข้องกับ EMC ห้าประการที่การออกแบบบอร์ดควรพยายามบรรลุ พวกเขาคือ:

  1. เลเยอร์สัญญาณควรติดกับระนาบเสมอ
  2. เลเยอร์สัญญาณควรอยู่ใกล้กับระนาบที่อยู่ติดกัน
  3. ระนาบพลังงานและภาคพื้นดินควรอยู่คู่กันอย่างใกล้ชิด
  4. สัญญาณความเร็วสูงควรถูกส่งไปยังชั้นที่ฝังอยู่ซึ่งอยู่ระหว่างระนาบ ด้วยวิธีนี้ระนาบสามารถทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันและมีการแผ่รังสีจากร่องรอยความเร็วสูง
  5. ระนาบกราวด์หลายอันนั้นมีความได้เปรียบมากเนื่องจากมันจะลดความต้านทานของพื้นดิน (ระนาบอ้างอิง) ของบอร์ดและลดการแผ่รังสีในโหมดทั่วไป

ตามจับไต๋จำนวนที่น้อยที่สุดของชั้นที่สามารถตอบสนองทุกวัตถุประสงค์เหล่านี้เป็นแปด จากบนลงล่างเป็นเลเยอร์คือ:

  1. แผ่นส่วนประกอบและสัญญาณความถี่ต่ำ
  2. อำนาจ
  3. พื้น
  4. สัญญาณความถี่สูง
  5. สัญญาณความถี่สูง
  6. พื้น
  7. อำนาจ
  8. สัญญาณความถี่ต่ำและแผ่นทดสอบ

ดังนั้นหากประสิทธิภาพ EMI / EMC สูงสุดเป็นเป้าหมายของคุณการทำให้บอร์ดของคุณใหญ่ขึ้นจะไม่ช่วยอะไร คุณต้องมีเลเยอร์เพียงพอ แม้สำหรับความกังวลเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของสัญญาณในระดับปานกลางระนาบกราวด์แบบทึบก็เป็นสิ่งที่ดีที่มี


1

ทอพอโลยีคำตอบที่ตรงออกคือ "ไม่"

มีหลายสิ่งที่คุณสามารถทำได้บนกระดานสองชั้นที่คุณไม่สามารถทำบอร์ดเดี่ยวได้ไม่ว่าจะใหญ่แค่ไหน หยุดเต็ม


เช่นอะไร? สายไฟข้าม? คุณสามารถทำได้ด้วยสายจัมเปอร์
วงล้อประหลาด

1
การโกงนั่นใช่ไหม ฉันเดาว่าสำหรับคำตอบอย่างจริงจังคุณพูดถูก: ในกรณีนี้คำถามดูเหมือน "ชัดเจน" แน่นอนคุณสามารถทำอะไรกับบอร์ดใหญ่พอและสายห้อยที่เพียงพอ :)
GreenAsJade
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.