Kartı büyüterek PCB üzerindeki katman sayısını azaltmak her zaman mümkün mü?


9

İki katmanlı bir PCB'nin prototip için gerçekten ucuz olduğunu görüyorum. 4 katmanlı PCB neredeyse 4 kat daha pahalıdır. İzleme uzunluklarını eşleştirmem gereken DDR3 RAM kullanan bir tasarımım var. Ancak maliyetleri de düşürmem gerekiyor. Daha büyük bir 2 katmanlı PCB'ye girmenin 4 katmanlı bir PCB'ye kıyasla daha ekonomik olduğunu gözlemliyorum. İz uzunluklarım çok daha uzun olmasına rağmen 4 yerine 2 katmanlı PCB kullanırsam tasarımla çalışır mıyım?

4 katmanlı PCB neden 2 katmana kıyasla çok daha pahalı? 2-4 katmandan büyük bir fiyat farkı mı? Nedenini bilmek istiyorum ? Çoğu ticari tasarım, RAM'leri olduğunda 4 katman kullanıyor gibi görünüyor. Yine de böyle ucuz fiyatlara satış yapabiliyorlar. Ben toplu olarak yapmak gerçekten yardımcı olur, ama PCB maliyeti aslında ne kadar aşağı b geliyor? LEts küçük miktarlarda 4 katmanlı PCB yapmak için 4 $ diyor? 100 adet yapsam ne kadar olur?


4
Yüksek frekans için sadece uzunluk eşleştirme değil, aynı zamanda empedans eşleştirme. Almak imkansız100Ωİki katmanlı bir tahta ile bunun diferansiyel izleri (çünkü zemin düzlemi çok uzakta).
Tom Carpenter

8
Büyük BGA yongaları için, 2 katmandaki pinoutları kırmak neredeyse imkansızdır ve bazen 4 katman bile tavsiye edilmez.
helloworld922

1
Bazı devreler için bunu yapabilirsiniz. DDR3 arayüzü kesinlikle bunlardan biri değil!
Brian Drummond

1
Bu nedenle orada dizinin sona ermesi, evet. Ancak izlerin geri kalanı empedansta eşleşmezse, bir seri sonlandırma yardımcı olmaz. Buna adanmış bir elektronik mühendisliği alanı vardır.
Tom Carpenter

1
DDR3'ü henüz denememelisiniz ve kesinlikle 2 katmanlı bir tahtada denemelisiniz. Bu tür bir bellek teknolojisini kullanan işlemci türünü kullanmak istiyorsanız, bir başkasının CPU modülünü kendi kartınıza entegre etmek çok daha iyi olur. Gumstix veya Beagle gibi bir şey.

Yanıtlar:


13

Ah DDR'yi iki katmanda çalıştırmaya çalışmanın dehşeti :) Uzun cevap elbette sinyal bütünlüğünü öğrenmek ve ne yaptığınızı tam olarak anlamaya çalışmaktır. Bunu daha önce gördüm ve hatta EMI'yi geçtim, ancak birçok uyarı ile. İlk olarak sadece tek bir DDR bölümü vardı. İkincisi, kontrolör, geniş aralıklı topların ilk iki sırasındaki tüm sinyallerin üzerine yönlendirilmek üzere dikkatle tasarlandı, böylece tüm sinyaller üst katman üzerinde hiçbir viyansız DDR parçasına yönlendirildi. Daha sonra taban, 60 mil uzakta olmasına rağmen bir GND uçağı için kullanıldı. Güzergâhlar eşleştirildi, ancak "son derece" kısa tutuldu. Son olarak, parça, DDR parçasının izin verdiği minimum frekansı olabildiğince yavaş çalıştırdı. Oh ve EMI için yayılı spektrumlu bir saatimiz vardı.

Genel bir kural olarak, bunun iyi bir fikir olmadığını söyleyebilirim ve dört katmana bağlı kalmalı ve başka bir yerde maliyeti azaltmalısınız. Yapacaksanız, tam hıza yaklaşmayı bile beklemezsiniz ve bir DIMM veya kapaklı gibi birden fazla parçayı yönlendirmeye çalışıyorsanız. Denemeye bile değmez diyebilirim.

Maliyet, nerede yaptığınızdan ne kadar çok faktöre bağlıdır, çok yüksek hacimlerde düşük proto hacimlerinde olduğundan çok daha küçük bir sorundur. İki katmanlı bir tasarımda hata ayıklamaya çalışırken karşılaşacağınız baş ağrıları neredeyse hiç buna değmez. Çalışmaya çalışırken karşılaşacağınız pazar süresinin artması, birçok durumda 4 katmanın maliyetine tek başına değer.

100 gibi yüksek bir hacimden bahsediyorsunuz, ama binlerce, yüzbinlerce, birkaç yüz parçadan fiyatta dik bir düşüşe geçmeye başladığınızda hiç de öyle değil. Kıyıdan bir yere taşınırsanız aynıdır. Örnek olarak, 10 katmanlı bir tahtanın 10K birimindeki ABD fiyatımı yaklaşık 50 $, ancak aynı denizdeki benim 25 $ olduğunu düşünebilirim. Fiyatınız ayrıca paneli ne kadar verimli kullandığınıza bağlı olacaktır (pcb eviniz standart sayfa boyutlarında pano yapar.) Panel başına sadece iki tane takarsanız ve çok fazla atık varsa, maliyetiniz sadece 2 sipariş verir gibi artacaktır. panelde 20 kişilik yer bırakın. Bu arada pcb siparişlerini bir araya toplayan yerler böyle çalışır.

Neden daha pahalı? Pek çok cevher işi, malzemenin iki katını içerir ve biraz daha fazla hassasiyet veya beceri gerektirir. İki katman, her iki tarafa kaplanmış bir parça FR4 bakırdır, sadece bazı delikler açın, maske yapın, dağlayın ve işlem sonrası. Dört katmanlı bir tahta maskesi için ve iki katmanı aşındırın, daha sonra her iki yan maskenin üzerine iki dış katmanı daha laminatlayın ve tekrar düzgün bir şekilde hizalanmasına dikkat edin, sonra delin ve işlem yapın. Bu sadece bir örnek ama asıl mesele, sürecin daha fazla adımı, daha fazla emeği, daha maddi ve daha fazla maliyeti olması.

Mobil endüstrisi için, hepsi bir arada bir çözüm için LPDDR4 gibi doğrudan üstlerine monte edilen şeyleri alan fişler olduğunu belirtmek gerekir. Yine de, diğer sinyallerin düzgün bir şekilde dağıtılması, ayrılması ve yönlendirilmesi için dört katmanlı bir kart istiyorum, ancak dikkate alınması gereken bir açı.


1
Şu anda diğer tüm cevaplardan çıkarılmış olan, yanıtınıza sorunun maliyet kısmını dahil etmek için +1.
Dan Henderson

8

Çok katmanlı kartlara sahip olmanızın birçok nedeni vardır ve yüksek hızlı tasarıma gelince, örneğin DDR3, pimden pime bağlantılardan çok daha fazla şey olur.

Yüksek hızlarda, elektrik ve manyetik alanların arkasındaki fizik, güç hızı gereksinimlerinin yanı sıra bir faktör haline gelir. Artık sadece A noktasından B noktasına bağlanmak durumunda değilsiniz. Gideceğiniz yolun bir etkisi olacak, bu nedenle yüksek frekansta gerçekte yer kaybedebilirsiniz, çünkü bu alandaki veya bu grubun yakınındaki sinyalleri yönlendiremezsiniz / yapamazsınız Güç kaynakları yavaştır ve dijital devrelerde akım talebini karşılayamaz. Pimin hemen yanında bir güç kaynağınız olabilir ve çipiniz hala iyi çalışmayabilir, çünkü dijital devreler hızlı akımlar ve bir sürü gerektirir. Güç kaynağı yüksek bir akım derecesine sahip olabilir, ancak güç kaynağının hızlı bir yanıtı yoktur. Ve bu, ayırma kapasitörleri, toplu kapasitörler ve genel güç ağı dağıtımının devreye girdiği yerdir. Bütün bunlar yüksek hız için gereklidir ve bazıları katman yığınına bağlıdır. Sadece katman sayısı değil, katmanların gerçekte ne olduğu.

Tedavileri kontrol etmek ve etkilerini azaltmak, EMI , sheilding, düzlemler arası kapasitans, sinyal bütünlüğü , güç bütünlüğü ve yönlendirme karmaşıklığı, çok katmanlı bir panoya 2 katmanlı bir panoya sahip olmanızın nedenidir. MAYBE, 2 katmanlı bir kartla kurtulabilirsiniz, ancak devre kartını (parazitleri) modellemeniz ve yüksek frekans içeriğinizin ne olduğuna bağlı olarak, tüm gereksinimlerinizin karşılanıp karşılanmadığına bakmanız gerekir.

Yani katman sayısını azaltabilir misiniz?

Evet yapabilirsin.

Çalışacak mı?

Evet. Hayır belki. Yukarıdakilerin hepsi.

Bazı terimler için bu sitede arama yapmayı deneyin. Bazı soruları yanıtlayabilir veya yeni sorular oluşturabilir.


5

Henry Ott, bir tahta tasarımının gerçekleştirmeye çalışması gereken EMC ile ilgili beş hedef önermektedir . Onlar:

  1. Bir sinyal katmanı her zaman bir düzleme bitişik olmalıdır.
  2. Sinyal katmanları bitişik düzlemlerine yakın olmalıdır.
  3. Güç ve zemin düzlemleri birbirine yakından bağlanmalıdır.
  4. Yüksek hızlı sinyaller düzlemler arasında bulunan gömülü katmanlara yönlendirilmelidir. Bu şekilde düzlemler kalkan görevi görebilir ve yüksek hızlı izlerden yayılan radyasyonu içerebilir.
  5. Birden fazla yer düzlemi çok avantajlıdır, çünkü bunlar kartın toprak (referans düzlemi) empedansını düşürecek ve ortak mod radyasyonunu azaltacaktır.

Ott'a göre, tüm bu hedefleri karşılayabilecek en az katman sayısı sekizdir . Yukarıdan aşağıya katmanlar:

  1. Komponent pedleri ve düşük frekanslı sinyaller
  2. Güç
  3. Zemin
  4. Yüksek frekanslı sinyaller
  5. Yüksek frekanslı sinyaller
  6. Zemin
  7. Güç
  8. Düşük frekanslı sinyaller ve test pedleri

Dolayısıyla, maksimum EMI / EMC performansı hedefinizse, kartınızı büyütmek yardımcı olmaz. Yeterli katmana sahip olmalısınız. Orta düzeyde sinyal bütünlüğü endişeleri için bile, sağlam bir zemin düzlemi olması güzel bir şeydir.


1

Düz topolojik cevap "hayır" dır.

İki katmanlı bir tahtada, ne kadar büyük olursa olsun, tek katmanlı bir tahta yapamayacağınız şeyler vardır. Tam durak.


ne gibi? çapraz teller? Bunu bir jumper teli ile yapabilirsiniz.
mandal ucube

1
Bu hile mi? Pragmatik bir cevap için tahmin ediyorum, haklısın: bu durumda soru "açık" görünüyor. Tabii ki yeterince büyük bir tahta ve yeterli sarkan tel ile her şeyi yapabilirsiniz :)
GreenAsJade
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.