กองซ้อนที่ดีที่สุดทำได้ด้วย PCB สี่ชั้น?

ฉันกำลังออกแบบ PCB 4 เลเยอร์และฉันรู้ว่าสแต็กอัพมาตรฐานคือ

1. สัญญาณ
2. GND
3. VCC
4. Singals

(GND และ VCC สามารถเปลี่ยนได้ขึ้นอยู่กับเลเยอร์ที่มีสัญญาณมากกว่า)

ปัญหาคือฉันไม่ต้องการเชื่อมต่อหมุดภาคพื้นดินทั้งหมดผ่านจุดแวะมีจำนวนมากเกินไป! อาจเป็นเพราะฉันไม่คุ้นเคยกับ PCB 4 เลเยอร์แล้วฉันได้อ่านคำแนะนำจาก Henry W. Ott เกี่ยวกับกองซ้อนที่แตกต่างกัน

1. GND
2. สัญญาณ
3. สัญญาณ
4. GND

(ในกรณีที่กำลังส่งสัญญาณไฟฟ้าด้วยร่องรอยกว้าง ๆ บนระนาบสัญญาณ)

ตามที่เขาพูดนี่เป็น stack-up ที่ดีที่สุดที่เป็นไปได้ด้วย PCB แบบสี่ชั้นด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

1. เลเยอร์สัญญาณติดกับระนาบกราวด์

2. เลเยอร์สัญญาณมีการประสานอย่างแน่นหนา (ใกล้) กับระนาบที่อยู่ติดกัน

3. เครื่องบินภาคพื้นดินสามารถทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันสำหรับชั้นสัญญาณภายใน (ฉันคิดว่านี่ต้องใช้การเย็บ ??)

4. เครื่องบินภาคพื้นดินหลายแบบจะลดความต้านทานของบอร์ด (ระนาบอ้างอิง) และลดการแผ่รังสีในโหมดทั่วไป (ไม่เข้าใจอันนี้จริงๆ)

ปัญหาหนึ่งคือ cross-talk แต่ฉันไม่มีสัญญาณใด ๆ ในชั้นที่สามดังนั้นฉันไม่คิดว่า corss-talk จะมีปัญหากับ stack-up นี้ฉันแก้ไขให้ถูกต้องหรือไม่?

หมายเหตุ: ความถี่สูงสุดคือ 48MHz มีโมดูล wifi อยู่บนบอร์ดด้วย

คุณจะเกลียดตัวเองถ้าคุณทำอันดับที่สอง;) อาจจะรุนแรง แต่มันจะเป็น PITA ที่จะนำบอร์ดกลับมาทำงานใหม่พร้อมสัญญาณภายในทั้งหมด อย่ากลัวความล้มเหลวเช่นกัน

มาตอบคำถามของคุณกันบ้าง:

1. เลเยอร์สัญญาณติดกับระนาบกราวด์

หยุดคิดเกี่ยวกับระนาบกราวด์และคิดเพิ่มเติมเกี่ยวกับระนาบอ้างอิง สัญญาณที่ทำงานบนระนาบอ้างอิงที่มีแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นที่ VCC จะยังคงย้อนกลับไปที่ระนาบอ้างอิงนั้น ดังนั้นการโต้แย้งว่าการที่สัญญาณของคุณวิ่งผ่าน GND และไม่ใช่ VCC นั้นดีกว่านั้นโดยทั่วไปจะไม่ถูกต้อง

2. เลเยอร์สัญญาณมีการประสานอย่างแน่นหนา (ใกล้) กับระนาบที่อยู่ติดกัน

ดูหมายเลขหนึ่งฉันคิดว่าความเข้าใจผิดเกี่ยวกับเครื่องบิน GND เท่านั้นที่เสนอเส้นทางกลับนำไปสู่การเข้าใจผิดนี้ สิ่งที่คุณต้องการทำคือให้สัญญาณของคุณอยู่ใกล้กับระนาบอ้างอิงของพวกเขาและในอิมพีแดนซ์ที่ถูกต้องคงที่ ...

3. เครื่องบินภาคพื้นดินสามารถทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันสำหรับชั้นสัญญาณภายใน (ฉันคิดว่านี่ต้องใช้การเย็บ ??)

ใช่คุณสามารถลองสร้างกรงแบบนี้ฉันเดาว่าสำหรับบอร์ดของคุณคุณจะได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าโดยรักษาระดับความสูงของเครื่องบินให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้

4. เครื่องบินภาคพื้นดินหลายแบบจะลดความต้านทานของบอร์ด (ระนาบอ้างอิง) และลดการแผ่รังสีในโหมดทั่วไป (ไม่เข้าใจอันนี้จริงๆ)

ฉันคิดว่าคุณได้ทำสิ่งนี้เพื่อหมายถึงระนาบ gnd มากขึ้นที่ฉันมีดีกว่าซึ่งไม่ใช่กรณีจริง ๆ มันฟังดูเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับฉัน

คำแนะนำของฉันสำหรับบอร์ดของคุณขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณบอกฉันคือการทำต่อไปนี้:

ชั้นสัญญาณ
(บางอาจจะ 4-5mil FR4)
GND
(ความหนา FR-4 หลักอาจจะ 52 ล้านหรือมากกว่านั้นขึ้นอยู่กับความหนาสุดท้ายของคุณ)
VCC
(บางอาจจะ 4-5mil FR4)
ชั้นสัญญาณ

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณ decouple อย่างถูกต้อง

ถ้าคุณต้องการเข้าไปที่อเมซอนและซื้อการออกแบบดิจิตอล Highspeed ของดร. จอห์นสันคู่มือของมนต์ดำหรืออาจจะเป็นสัญญาณและพลังความสมบูรณ์ของ Eric Bogatin อ่านมันชอบใช้ชีวิต :) เว็บไซต์ของพวกเขามีข้อมูลที่ดีเช่นกัน

โชคดี!

ไม่มีสิ่งใดเป็นเลเยอร์ที่ดีที่สุด หากคุณอ่านอย่างถี่ถ้วนว่าสแต็กอัพที่มีกากบาทอยู่บนเลเยอร์ด้านนอกนั้นดีที่สุดจากมุมมองของ EMC

ฉันไม่ชอบการกำหนดค่าที่แม้ว่า ประการแรกหากบอร์ดของคุณใช้ส่วนประกอบ SMT คุณจะมีเวลาพักในเครื่องบินของคุณมากขึ้น ประการที่สองการดีบักหรือทำใหม่จะเป็นไปไม่ได้จริง

หากคุณต้องการใช้การกำหนดค่าดังกล่าวคุณกำลังทำอะไรผิดพลาดอย่างน่ากลัว

นอกจากนี้ยังมีอะไรผิดปกติกับการใช้จุดแวะสำหรับการต่อสายดิน หากคุณต้องการลดการเหนี่ยวนำเพียงแค่วางจุดแวะเพิ่มเติม

"ดีที่สุด" ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน มีสองคำถามจริง ๆ ที่อยู่ในโพสต์ของคุณ

1. "Conventional" (สัญญาณบนเลเยอร์ด้านนอก, เครื่องบินในเลเยอร์ด้านใน) VS "ด้านใน" (สัญญาณบนเลเยอร์ด้านใน, เครื่องบินบนเลเยอร์ด้านนอก)
   บอร์ด Inside-out จะมีประสิทธิภาพ EMC ที่ดีขึ้น แต่มันจะยากกว่ามากในการปรับเปลี่ยนเมื่อคุณรู้ว่าคุณเมาการออกแบบจะต้องมีจุดจบมากกว่าที่ไม่ดีจากความหนาแน่นหรือมุมมองที่สมบูรณ์ของสัญญาณและถ้าคุณใช้ IC แพคเกจที่มีพิทพิทช์เล็กเกินไปที่จะวางกราวด์ระหว่างแผ่นอิเล็กโทรดจากนั้นคุณก็ลงเอยด้วยรูขนาดใหญ่ในระนาบของคุณซึ่งก็ไม่ได้ยอดเยี่ยมจากมุมมองของสัญญาณ

2. สองระนาบกราวด์ VS ระนาบกราวด์หนึ่งอันและระนาบกำลังหนึ่งอัน
   ในทั้งสองกรณีเมื่อสัญญาณความเร็วสูงเปลี่ยนระนาบอ้างอิงจะต้องมีเส้นทางใกล้เคียงเพื่อให้กระแสกลับมาเคลื่อนที่ระหว่างระนาบอ้างอิงทั้งสอง ด้วยสองระนาบกราวด์คุณสามารถทำได้ด้วยการเชื่อมต่อระนาบสองระนาบโดยตรง ด้วยสายกราวด์และกำลังไฟการเชื่อมต่อจะต้องผ่านตัวเก็บประจุซึ่งโดยทั่วไปแล้ว (สมมติว่าเป็น "ธรรมดา" สแต็คอัพ) ต้องใช้จุดกำเนิดสองจุดและตัวเก็บประจุ นั่นหมายถึงความสมบูรณ์ของสัญญาณแย่ลงและมีพื้นที่สัญญาณเพิ่มขึ้น ในอีกทางหนึ่งที่มีระนาบพลังงานจะช่วยลดแรงดันโวลต์ลงบนรางไฟฟ้าของคุณและเพิ่มพื้นที่ว่างบนชั้นสัญญาณของคุณ

ตามที่คนอื่น ๆ กล่าวขึ้นอยู่กับใบสมัครของคุณ อีกหนึ่งกองซ้อนที่ฉันพบว่ามีประโยชน์คือ

1. สัญญาณ (ความเร็วต่ำ)
2. อำนาจ
3. สัญญาณ (ควบคุมความต้านทาน)
4. GND

สิ่งนี้ทำให้ทั้งสองกลุ่มสัญญาณแยกได้ดีจากกันให้การจับคู่ความต้านทานที่ดีเยี่ยมและช่วยให้ฉันถ่ายโอนความร้อนลงในระนาบกราวด์