การออกแบบ PCB 2 ชั้นผ่านเทคโนโลยีรูและระนาบกราวด์

ฉันกำลังออกแบบเลย์เอาต์ของ PCB สำหรับแอปพลิเคชั่นด้านเสียง (ไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลเพียงอะนาล็อก)

ส่วนประกอบทั้งหมดผ่านรู PCB มีขนาดค่อนข้างใหญ่ (ประมาณ 16 ซม. x 10 ซม.) และมี 2 ชั้น ชุบผ่านรูได้รับการสนับสนุนโดยเทคโนโลยีที่ฉันใช้ วงจรมีแหล่งจ่ายไฟคู่

ข้อใดต่อไปนี้เป็นทางออกที่ดีที่สุดในการกำหนดเส้นทางสัญญาณแทร็กพาวเวอร์ซัพพลายและกราวด์

• ชั้นบนสุด: ระนาบพื้น ชั้นล่าง: สัญญาณและเส้นอุปทาน;
• ชั้นบน: สัญญาณและสายแหล่งจ่ายไฟ: ชั้นล่าง: ระนาบกราวด์;
• ชั้นบนสุด: ระนาบกราวด์และเส้นอุปทาน; ชั้นล่าง: สัญญาณ;
• ชั้นบนสุด: สัญญาณ; ชั้นล่าง: ระนาบกราวด์และเส้นอุปทาน;

ฉันคิดว่าคำตอบอื่น ๆ ทั้งหมดเหล่านี้ทำให้ปัญหาซับซ้อนเกินไป การออกแบบที่เจาะผ่านรูนั้นถูกต้องตามกฎหมายในหลายกรณี

ฉันขอแนะนำให้ใช้ระนาบกราวด์และระนาบสัญญาณ / กำลังไฟฟ้าเว้นแต่คุณจะมีเหตุผลที่จะไม่ทำ วิธีการออกแบบนี้ได้รับการทดลองและเป็นความจริงและฉันไม่เห็นเหตุผลใด ๆ ที่คุณไม่ควรใช้ ฉันคิดว่ามันไม่สำคัญเลยว่าคุณจะเปิดสัญญาณด้านใด

คุณจะต้องสร้างจัมเปอร์ในระนาบกราวด์ แต่สิ่งนี้จะไม่ทำให้เกิดปัญหาใด ๆ หากคุณหลีกเลี่ยงการกรีดที่รุนแรง ฉันสร้างภาพที่รวดเร็วและน่ากลัวเพื่อให้เห็นภาพ:

ดังที่นีลเอ่ยถึงเส้นทางการส่งคืนภาคพื้นดินของคุณมีความสำคัญคุณไม่ควรพิจารณาให้เสร็จเมื่อเข้าสู่ระนาบกราวด์

วิธีหนึ่งที่ฉันแนะนำคือวิธีที่คุณไม่ได้กล่าวถึง

โดยทั่วไปการแบ่งช่องว่างโดยพลการใด ๆ ลงไปในพลังงานพื้นดินสัญญาณจะทำให้คุณเศร้าโศกเพราะไม่จำเป็นต้องแบ่งพาร์ติชันแบบนั้นหรือเพียงพอที่จะได้ผลลัพธ์ที่ดี

หากบอร์ดนั้น 'ยาก' สัญญาณอะนาล็อก / ดิจิตอลที่ผสมกันดังนั้นสัญญาณความเร็วสูงกระแสสูง SMPS จะมีประโยชน์ในการเริ่มต้นด้วยระนาบกราวด์แบบเต็ม แต่นั่นไม่เพียงพอคุณจำเป็นต้องรู้ว่ากระแสน้ำไหลกลับอยู่ที่ไหนเพราะคุณยังสามารถยิงตัวเองได้แม้ในแนวราบ

ฉันอยากจะแนะนำเค้าโครงแมนฮัตตันด้วยพื้น gridded

ประโยชน์ที่ยอดเยี่ยมของแมนฮัตตันคือคุณสามารถหาเส้นทางสำหรับเส้นทางของคุณได้ตลอดเวลา คุณไม่ต้องประนีประนอมและส่งสัญญาณเส้นทางที่คดเคี้ยวออกไปจากเส้นทางกลับของมันหรือตัดระนาบกราวด์เพื่อแอบดูทางทำลายความสมบูรณ์ของมัน

การกำหนดเส้นทางของแมนฮัตตันเกี่ยวข้องกับการอุทิศชั้นหนึ่งสำหรับการเชื่อมต่อเหนือ - ใต้และอีกชั้นหนึ่งสำหรับการเชื่อมต่อตะวันออก - ตะวันตก ตอนนี้คุณสามารถได้รับจาก A ถึง B โดยทั่วไปแล้วผ่านทางหนึ่งและคุณไม่ต้องสงสัยเกี่ยวกับวิธีที่คุณสามารถข้ามแทร็ค

ตอนนี้คุณมีวิธีที่เป็นระบบเพื่อกำหนดเส้นทางบอร์ดของคุณเริ่มต้นด้วยพื้นดินที่ gridded ในชั้นหนึ่งวางแทร็กทุก ๆ 20 มม. ในคอลัมน์ ในชั้นอื่น ๆ ให้ทำเช่นเดียวกันในแถว ผ่านพวกเขาเข้าด้วยกันทุก ๆ สี่แยก ตอนนี้คุณมีพื้นที่เกือบจะดีพอ ๆ กับเครื่องบินและมีประโยชน์มากกว่าเพราะทั้งสองเลเยอร์ยังคงพร้อมใช้งานสำหรับเส้นทางพลังงานและสัญญาณทั้งหมดของคุณ ย้ายแทร็กกราวนด์เล็กน้อยเพื่อรองรับไอซีของคุณทุกวิถีทาง แต่อย่าเคลื่อนย้ายมันไกลเกินไป

Postscript - ระนาบกราวด์กับกราวด์แบบ gridded

ฉันมีความคิดเห็นที่น่าสนใจจาก Umberto, Scott และ Olin ซึ่งแนะนำว่าฉันยังไม่เข้าใจประเด็น ฉันจะอธิบายสิ่งที่อยู่ข้างบนในขณะที่บันทึกเหตุผลของฉันด้านล่าง

ตอนนี้ฉันเกษียณแล้วหลังจากให้คำปรึกษากับวิศวกรจูเนียร์ตลอดชีวิตหนึ่งในปัญหาที่ใหญ่ที่สุดที่พวกเขาเผชิญคือการออกแบบที่ไม่ดีบนกระดานเครื่องบินภาคพื้นดิน ดูเหมือนว่าพวกเขาคิดว่าเครื่องบินภาคพื้นดิน 'จะดูแลทุกสิ่งที่แยกออกไป' และพวกเขาก็หยุดคิด เป็นผลให้พวกเขาทำงานด้วยกระแสสูงผ่านอินพุตที่มีความละเอียดอ่อนและไม่สามารถมองเห็นผลกระทบของกระแสกลับมาได้

เพื่อช่วยในการแก้ปัญหาบอร์ดเหล่านี้ฉันจะลบระนาบพื้นและบังคับให้พวกเขาพิจารณากระแสคืนทั้งหมดเป็นกระแสแยกในแทร็กแยก เมื่อพบผู้กระทำผิดและเค้าโครงได้รับการแก้ไขพื้นสามารถเรียกคืนได้

บนบอร์ด 4 เลเยอร์มีพื้นที่เพียงพอที่จะอุทิศให้กับพื้นแข็ง บนบอร์ดเลเยอร์ 2 มีพื้นที่พรีเมี่ยมบนเส้นทาง นั่นเป็นเหตุผลที่แมนฮัตตันซึ่งให้วิธีการอย่างเป็นระบบในการกำหนดเส้นทางการติดตามจาก A ถึง B นั้นมีประโยชน์มาก หากคุณอุทิศหนึ่งใน 2 เลเยอร์ของคุณลงบนพื้นเลย์เอาต์ที่ไม่สำคัญจะส่งผลให้เกิดหนึ่งหรือสอง (หรือหลาย ๆ เฮ้มันเป็นอีกหนึ่งแทร็กที่ตัดพื้นแยกออกจากกันและทำลายความสมบูรณ์ของมัน

หากไม่มีระนาบพื้นดินพื้นดินที่ gridded เป็นสิ่งที่ดีที่สุดต่อไป มีความยืดหยุ่นคุณสามารถเพิ่มจำนวนของแทร็กกราวด์ที่คุณต้องการ มันเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์กับเส้นทางแมนฮัตตัน เมื่อคุณทำเลย์เอาต์เสร็จแล้วโดยทั้งหมดหมายความว่าท่วมด้วยทองแดงพื้น คุณจะจบลงด้วยบางสิ่งที่ถูกส่งไปดีกว่าระนาบกราวด์สับเพราะคุณสามารถคิดเกี่ยวกับกระแสย้อนกลับทั้งหมดที่คุณอาจคาดหวังมิฉะนั้นจะตกลง

การออกแบบบอร์ดที่ดีนั้นมีความเป็นศิลปะเท่ากับวิทยาศาสตร์ คุณไม่สามารถสอนศิลปินให้สร้างคุณไม่สามารถสอนวิศวกรให้ 'รู้สึก' กระแสที่กำลังจะไหลจนกว่าพวกเขาจะ 'ได้รับมัน' การออกแบบโดยไม่มีระนาบกราวนด์เป็นวิธีหนึ่งในการเร่งกระบวนการ

ส่วนประกอบทั้งหมดผ่านรู

ด้วยเหตุผลนี้เพียงอย่างเดียวฉันจะพิจารณาใช้ระนาบกราวด์ที่ด้านล่างเพื่อให้ส่วนประกอบสามารถติดตั้งได้โดยไม่ต้องกังวลว่าร่างกายของพวกเขาจะสัมผัสกับทองแดงกราวด์หรือไม่

เนื่องจากมันมีไว้สำหรับกล่องเอฟเฟกต์กีตาร์ที่อาจมีการสั่นสะเทือนและการเคลื่อนไหวมากมายเนื่องจากปุ่มควบคุมเท้าและการควบคุมฉันจะพิจารณาว่าสัญญาณถูกกำหนดเส้นทางภายใต้องค์ประกอบเช่นกันเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่กล่าวถึงในวรรคแรกของฉัน

แต่ทำไม จำกัด ตัวคุณเองถึงสองเลเยอร์ - ทำให้แทร็กสัญญาณหลุดออกจากชั้นบนสุดโดยสิ้นเชิงและใช้บอร์ด 4 เลเยอร์ ค่าใช้จ่ายจะไม่มากขึ้นและความสงบของจิตใจเป็นสิ่งที่ดี

โครงร่างที่คุณเสนอไม่ดี รูปแบบที่ดีกว่าที่คุณพูดถึงคือการใช้ชิ้นส่วน SMD สิ่งนี้มีข้อดีหลายประการ:

1. มีชิ้นส่วนให้เลือกมากมาย

2. ชิ้นส่วนเดียวกันจะถูกกว่า

3. จะใช้เวลาและความยุ่งยากน้อยลงในการประสานชิ้นส่วนเข้ากับบอร์ด

4. มันทำให้คุณมีความยืดหยุ่นมากขึ้นสำหรับการกำหนดเส้นทาง

สำหรับบอร์ดสองชั้นวางชิ้นส่วนไว้ด้านบน ใช้เลเยอร์ชั้นบนเพื่อเชื่อมต่อระหว่างกันให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ จองชั้นล่างเป็นระนาบกราวด์และใช้เพื่อ "จัมเปอร์" สั้น ๆ ของสัญญาณอื่น ๆ

แยกจัมเปอร์เหล่านี้ออกจากกันเพื่อให้กระแสภาคพื้นดินสามารถไหลไปรอบ ๆ คุณต้องการลดขนาดสูงสุดของหลุมใด ๆ ในระนาบกราวด์ไม่ใช่จำนวนหลุม อีกวิธีหนึ่งการหยุดชะงักที่กระจัดกระจายเล็กน้อยจำนวนมากดีกว่าการหยุดชะงักครั้งใหญ่เพียงครั้งเดียว

ทำการเชื่อมต่อกราวด์ทั้งหมดด้วยจุดแยกที่ถูกต้องโดยแต่ละพินที่จะต้องเชื่อมต่อกับกราวด์ สิ่งนี้ทำให้การเชื่อมต่อภาคพื้นดินแต่ละอันมั่นคงและยังช่วยลดการเชื่อมต่อภาคพื้นดินให้น้อยที่สุดในเส้นทางของเส้นทางอื่น

แน่นอนคุณยังต้องใส่ใจกับการกำหนดเส้นทางการติดตามสัญญาณ เสียงเป็นเรื่องเกี่ยวกับการรักษาอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนให้อยู่ในระดับสูง อย่ากำหนดเส้นทางการติดตามเอาต์พุตที่ถูกขยายใกล้กับการติดตามอินพุตที่อ่อนไหวตัวอย่างเช่น

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูที่นี้คำตอบ

หากคุณสงสัยเกี่ยวกับระนาบพื้นคุณต้องลืมผ่านรู! การมีชั้นดินและพลังงานโดยเฉพาะนั้นเกี่ยวกับการบำรุงรักษาเส้นทางความต้านทานต่ำสำหรับกระแสทั้งหมด ส่วนประกอบผ่านรูมีอิมพีแดนซ์เพิ่มเติมเพียงแค่ขนาดที่ใหญ่และสายไฟ

ถ้าคุณต้องการที่จะทะลุผ่านรูฉันขอแนะนำบอร์ดที่ดูคล้ายกับแผนผัง ใช้พื้นที่ดินทั้งตรงกลางด้านบนและชั้นล่าง ใช้ขอบยาวสำหรับ V + และ V- พา ธ สร้าง "copper copper" จากกราวด์ถึง V + / V- หรือในทางกลับกันเพื่ออธิบายส่วนประกอบของเรเดียล หากวงจรเครื่องขยายเสียงของคุณต้องการแรงดันไฟฟ้าสามหรือสี่ระดับให้ใช้เลเยอร์ด้านบนสำหรับแรงดันไฟฟ้าหนึ่งคู่และเลเยอร์ด้านหลังอีกอันหนึ่ง

โปรดจำไว้ว่าจากมุมมอง AC, V +, V- และ GND ก็เหมือนกัน เป็นสิ่งสำคัญที่จะมีความต้านทานต่ำ V + และ V- เป็น GND

การเติมดินด้านล่างนั้นต่อเนื่องโดยที่นิ้ว V + / V- แตกออกเป็นอันดับแรกและในทางกลับกัน ใช้จุดประสงค์ขององค์ประกอบ THT สำหรับการเชื่อมต่อของ GND สองตัว ด้วยวิธีนี้คุณให้เหตุผลสำหรับการมีชีวิตอยู่ ใช้จุดแวะเพิ่มเติมตามที่จำเป็น

นี่เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการออกแบบบอร์ดที่ต้องการวงจรดิจิตอล ทีนี้ลองนึกภาพอาการปวดหัวในการสร้างบอร์ดสัญญาณผสม