2 katmanlı PCB tasarımı, delikli teknoloji ve yer düzlemi

11

Ses uygulamaları için bir PCB düzeni tasarlıyorum (dijital elektronik yok, sadece analog).

Tüm bileşenler delikten geçmiştir, PCB oldukça büyüktür (yaklaşık 16cm x 10cm) ve 2 katmanı vardır. Kaplama deliği kullandığım teknoloji tarafından destekleniyor. Devrenin çift beslemesi vardır.

Aşağıdakilerden hangisi (ve neden) yönlendirme sinyalleri, güç kaynağı hatları ve topraklama için en iyi çözümdür?

ÜST katman: yer düzlemi; ALT katman: sinyaller ve besleme hatları;
ÜST katman: sinyaller ve güç besleme hatları: ALT katman: yer düzlemi;
ÜST katman: yer düzlemi ve besleme hatları; ALT katman: sinyaller;
ÜST katman: sinyaller; ALT tabaka: yer düzlemi ve besleme hatları;

— Umberto D.
kaynak

2

Bu soru, tasarıma bağımlı olması veya tamamen ilgisiz olması muhtemel bir tür genelleme gerektirir. En düşük beceri gerektiren versiyon kesintisiz bir zemin düzlemine sahip , bu yüzden # 1 iyi geliyor. Gerektiği gibi atlayın ve hassas izleri gürültülü sinyallerden uzak tutun.

— Daniel

1

Genel olarak sinyal hatlarınızın çevresinde toprak bulunması nadiren acı verir. Bu alt veya üst düzlemde yapılır fark etmez bu yüzden #

— 3/4

@Daniel Devre gitar sinyal işleme için analog bir efekt olduğundan, devreye dahil olan nominal frekanslar 5k'nin altındadır.

— Umberto

@Daniel ... Ve besleme voltajları, anahtarlama PSU'su olmadan doğrusal bir Güç Kaynağı ile üretilir.

— Umberto

4

Bence tüm diğer cevaplar sorunu aşırı derecede karmaşıklaştırıyor. Açık delikli tasarımlar çoğu durumda meşrudur ve 2 katmanlı kartlar da geçerlidir.

Eğer bir neden yoksa bir zemin düzlemi ve bir sinyal / güç düzlemi kullanmanızı tavsiye ederim. Bu tasarım yöntemi denenmiş ve doğrudur ve kullanmamanız için herhangi bir neden göremiyorum. Sinyalleri hangi tarafa taktığınız gerçekten önemli değil.

Zemin düzleminde bazı jumperlar yapmanız gerekecektir, ancak büyük kesimler yapmaktan kaçınırsanız bu herhangi bir soruna neden olmaz. Boyamak için hızlı ve korkunç bir resim yaptım:

Neil'in belirttiği gibi, yer dönüş yollarınız önemlidir, sadece yer düzlemine girdiklerinde bitmiş olduklarını düşünmemelisiniz.

— Çizdi
kaynak

14

Tavsiye edeceğim tek yöntem, bahsetmediğiniz yöntemdir.

Genellikle, mekanların keyfi, iktidara, sinyallere herhangi bir keyfi bölünmesi size biraz keder verecektir, çünkü onları böyle bölmek ne gerekli, ne de iyi bir sonuç almak için yeterli.

Eğer tahta 'zor' olsaydı, karışık analog / dijital, yüksek hız sinyalleri, yüksek akımlar, SMPS olsaydı, tam bir yer düzlemiyle başlamanın faydası olurdu. Ancak bu yeterli değildir, dönüş akımlarının nerede aktığını bilmeniz gerekir, çünkü kendinizi bir yer düzleminde bile ayağınıza vurabilirsiniz.

Manhattan düzeni, ızgara zemin ile tavsiye ederim.

Manhattan'ın en büyük yararı, parkurunuz için her zaman bir rota bulabileceğiniz anlamına geliyor. Hiçbir zaman taviz vermek ve dönüş yolundan uzağa dolambaçlı bir rota atmak ya da bir parçayı gizlemek ve bir bütünlüğünü yok etmek için bir zemin düzlemi kesmek zorunda kalmazsınız.

Manhattan yönlendirme, bir katmanı Kuzey-Güney bağlantıları için, diğer katmanı da Doğu-Batı bağlantıları için ayırmayı içerir. Artık A'dan B'ye her zaman tipik bir yolla gidebilirsiniz ve asla bir yolu nasıl geçebileceğinizi merak etmek zorunda kalmazsınız.

Artık panonuzu yönlendirmek için sistemli bir yolunuz var, ızgaralı bir zeminden başlayın. Bir katmana, sütunlara her 20 mm'de bir parça koyun. Diğer katmanda, satırlar halinde aynısını yapın. Her kavşakta onlarla birlikte. Artık bir uçak kadar çok iyi ve çok daha kullanışlı bir zemine sahipsiniz, çünkü her iki katman da tüm gücünüzü ve sinyallerinizi yönlendirmek için hala kullanılabilir. IC'lerinizi elbette karşılamak için zemin izlerini biraz hareket ettirin, ancak onları çok uzaklara taşımayın.

Postscript - ızgaralı zemine karşı yer düzlemi.

Umberto, Scott ve Olin'den bazı ilginç yorumlar aldım. Belki de aşağıda akıl yürütmemi belgeleyerek yukarıda ne olduğunu açıklığa kavuşturacağım.

Şimdi emekli oldum ve bir ömür boyu küçük mühendislere rehberlik ettikten sonra, karşılaştıkları en büyük sorunlardan biri kara uçağı kartında kötü bir tasarım yapmak. Kara uçağının 'tüm izolasyon şeylerine bakacağını' düşünüyorlar ve düşünmeyi bırakıyorlar. Sonuç olarak, hassas girişlerin ötesinde yüksek akımlar çalıştırırlar, aksi takdirde dönüş akımlarının etkilerini tespit edemezler.

Bu panolarda hata ayıklamalarına yardımcı olmak için yer düzlemini kaldırıyorum ve tüm dönüş akımlarını ayrı izlerde ayrı akışlar olarak düşünmeye zorlarım. Suçlu bulunduktan ve düzen sabitlendikten sonra, zemin restore edilebilir.

4 katmanlı bir tahtada, birini sağlam bir zemine adamak için yeterli alan var. 2 katmanlı bir tahtada, yönlendirme alanında bir prim var. Bu nedenle, A'dan B'ye herhangi bir parçayı yönlendirmek için sistematik bir yol sağlayan Manhattan çok faydalıdır. 2 katmanınızdan birini toprağa ayırırsanız, önemsiz olmayan bir düzen, bir veya iki (veya birkaç, hey, sadece bir tane daha) yolun kesilmesini ve bütünlüğünün bozulmasını sağlar.

Hiçbir zemin düzlemi olmadan, ızgaralı bir zemin bir sonraki en iyi şeydir. Esnek, ihtiyacınız olan yer izlerinin sayısını artırabilirsiniz. Manhattan yönlendirme ile tamamen uyumludur. Düzeni bitirdiğinizde, kesinlikle toprak bakır ile taşkın. Kesilmiş bir yer düzleminden daha iyi yönlendirilmiş bir şeyle sonuçlanacaksınız, çünkü aksi takdirde umduğunuz tüm geri dönüş akımlarını düşünebildiniz.

İyi tahta tasarımı neredeyse bir bilim kadar sanattır. Sanatçılara yaratmayı öğretemezsiniz, mühendislere akımların akacağı yere '' ulaşana '' hissetmelerini 'öğretemezsiniz. Bir yer düzlemi olmadan tasarım yapmak, 'elde etme' sürecini hızlandırmanın bir yoludur.

— Neil_UK
kaynak

3

Bunun neden bir uçak kadar iyi olduğunu anladığımdan emin değilim. Gerçekten, şebekenizdeki akımı emen şeye bağlıdır ve yeterli bakımın bir toprak döngüsüyle sonuçlanmayacağı hissi verir.

— Scott Seidman

1

Manhattan yönlendirme önerebilirim. Düşük hızlı tasarım (<10Mhz) için, bu bir tahta yapmak için hızlı bir yöntemdir.

— Jeroen3

1

@ScottSeidman cevabımı çok dikkatli okudu, 'neredeyse çok iyi ...' diyorum. Haklısınız, hangi 'süreci' takip ederseniz edin, her türlü kötü şeyle yeteri kadar özen gösterilmeyebilir.

— Neil_UK

1

@ScottSeidman Senin de aynı endişen var.

— Umberto

2

"İyi" bir ızgaralı tasarımın etkili olabileceğini kabul ediyorum, ancak kötü bir ızgaralı tasarımın kötü olabileceğine ve zemin tasarımına uyum sağlamayan birinin tasarımın ne zaman kötüleşmeye başladığını bilmesinin zor olabileceğine inanıyorum. Örneğin, yüksek akım ses çıkış sürücüsü ile vidalama oldukça felaket olabilir. Yine de, aynı şey kırık zemin uçaklarında da olabilir.

— Scott Seidman

8

Tüm bileşenler delikten

Sadece bu nedenle bileşenlerin, gövdelerinin öğütülmüş bakır ile temas edip edemeyeceği konusunda endişelenmeden monte edilebilmesi için altta bir toprak düzlemi kullanmayı düşünürüm.

Ayak kontrollü düğmeler ve kontroller nedeniyle potansiyel olarak çok fazla titreşim ve harekete sahip bir gitar efekt kutusu için göz önüne alındığında, ilk paragrafımda belirtilen sorunu önlemek için sinyallerin telafiler altında nasıl yönlendirildiğini de düşüneceğim.

Ancak, neden kendinizi iki katmanla sınırlandırın - sinyal parçalarını üst katmandan tamamen alın ve 4 katmanlı bir tahta kullanın. Maliyet daha fazla olmaz ve gönül rahatlığı iyi bir şeydir.

— Andy aka
kaynak

1

4 katmanlı tahta, 2 katmanlı tabakaya göre daha pahalıdır. 2 katmanlı bir PCB kullanıldığını varsayarsak, üstteki toprak düzleminin ve voltaj besleme hatlarının daha iyi olabileceğini düşünüyorum. Daha büyük parçalar ve kamyonetler kullanıldığından, iletişim konusunda endişelenecek çok şey görmüyorum. Ayrıca lehim sayesinde kolayca akar ... Ne düşünüyorsunuz?

— Umberto

1

"Çevre sorunları" ve kötü tasarım ve olası müşteri inancı kaybı ve yeniden işleme / sabitleme maliyetinden kaynaklanan olası arızaların sayısını düşündüğünüzde, kendinize doğrudan "ekstra" PCB maliyetinin en iyi neden olduğunu ikna etmelisiniz. sadece iki katman kullanın.

— Andy aka

Endişenizi muhtemelen yanlış anladım. Bileşenlerin metal gövdesinin istenmeyen temaslarından endişe duyuyorsunuz. Doğru?

— Umberto D.

1

Evet, bu tür bir ürünün gitaristlerin ayaklarına aldığı kötüye kullanımın doğası göz önüne alındığında, önlem almak mantıklı.

— Andy aka

7

Önerilen düzenlerinizin hiçbiri iyi değil. Bahsettiğiniz her şeyden daha iyi bir şema SMD parçalarını kullanmaktır. Bunun bir takım avantajları vardır:

Çok daha geniş bir parça yelpazesi mevcuttur.
Aynı parçalar daha ucuz olacak.
Parçaları tahtaya lehimlemek çok daha az güçlük ve zaman alacaktır.
Yönlendirme için size daha fazla esneklik sağlar.

İki katmanlı bir tahta için parçaları üstüne yerleştirin. Üst katmanı olabildiğince fazla bağlantı için kullanın. Alt katmanı bir zemin düzlemi olarak ayırın ve diğer sinyallerin sadece kısa "jumper'ları için kullanın.

Topraklama akımlarının her biri etrafında ayrı ayrı akabilmesi için bu jumper'ları birbirinden ayrı tutun. Delik sayısını değil, zemin düzlemindeki herhangi bir deliğin maksimum boyutunu en aza indirmek istersiniz. Başka bir deyişle, çok az dağılmış bozulma, tek bir büyük bozulmadan daha iyidir.

Toprağa bağlanması gereken her bir pim ile ayrı topraklamalarla tüm toprak bağlantılarını yapın. Bu, her bir toprak bağlantısını sağlamlaştırır ve ayrıca toprak bağlantılarının diğer izlerin yönlendirilmesini engeller.

Tabii ki hala sinyal izlerini yönlendirmeye dikkat etmelisiniz. Ses, sinyalin gürültü oranını yüksek tutmakla ilgilidir. Örneğin, güçlendirilmiş çıkış izlerini hassas giriş izlerinin yakınına yönlendirmeyin.

Daha fazla bilgi için bu cevaba bakınız .

— Olin Lathrop
kaynak

5

Ah, ama bir odyofil olsaydın, o zaman delik parçalarının daha iyi olduğunu bilirdin! / s Ama cidden gitar pedalı yapı topluluğunda delikten estetik bir şey var

— loudnoises

5

@OlinLathrop Cevabınızın OP'nin istediği Through Hole routing ile ilgisi olmaması nedeniyle reddedildim. SMT yapmak isteselerdi eminim. Bu cevap daha çok 'işte benim fikrim ve bundan nasıl yararlanacağımız'. Benim nedenim buydu. Bana göre, cevabınızın ilk cümlesi gereksizdi.

— Meraklı

1

Olin, neden cevaplayanlara cevapları ele almayacaksan neden aşağı indirdiklerini söylemelerini istedin? 4 oyla, @Curious bu düşünceleri olan tek kişi değildi

— MCG

1

@Olin, katılıyorum, vandalous downvotes çok sık oluyor! Sizi birkaç kez gördüm ki, insanların kişisel takılmalar veya dini nedenlerden dolayı bir şeyler yaptığını varsayıyorum ... Bu her zaman böyle değildir. Bunun gibi şeylerle, neden delikten kullanmak istedikleri önemli değil ... Belki de sadece tercih ediyorlar, belki de kurdukları bir görevdir, kim bilir, önemli değil. Yeterince iyi olmadığını düşündüğünüz bir şeyle ilgili yardım istedikleri için, yardım sunmamanız ve bunun yerine görüşlerinizi temel alan bir şeyi yanıtlamanız gerektiği anlamına gelmemelidir.

— MCG

1

Belki de bir acemi. Öğrenmeye başlarken delikten kullanmaya başladım. Sadece çok temel ekipmanım vardı ve yüzeye monte etmek için gerekli araçlara sahip değildim. Bu yüzden doğru ekipmanı ödeyene kadar delikten tasarladım. Her nedenin dini veya kişisel bir asılma olmadığını kabul etmeli ve varsaymayı bırakmalısınız. Yönteme katılmıyorsanız, cevap vermeyin! OP olsaydım ve açık delikli bir tasarım yapmak istiyorsam, bu işe yaramaz bir cevaptı. Bazı insanlar sizin için farklı tasarımlar yapar. Bununla başa

— MCG

0

Eğer yer düzlemlerini merak ediyorsanız, açık deliği unutmanız gerekir! Özel toprak ve güç katmanlarına sahip olmak, tüm akımlar için düşük empedans yollarını korumakla ilgilidir. Açık delikli bileşenler, sadece hacimli boyutlarından ve kablolarından çok daha fazla empedansa sahiptir.

Geçiş deliğine yapışmak istiyorsanız, şemaya çok benzeyen bir tahta tavsiye ederim. Hem üst hem de alt katmanın zemin alanlarını kullanın. V + ve V-yolları için uzun kenarları kullanın. Radyal bileşenleri hesaba katmak için zeminden V + / V veya tersine "bakır parmaklar" oluşturun. Amplifikatör devrenizin üç veya dört voltaja ihtiyacı varsa, bir voltaj çifti için üst katmanı ve diğeri için arka katmanı kullanın.

Lütfen unutmayın, AC görünümünde V +, V- ve GND aynıdır. GND kadar düşük V + ve V- empedansına sahip olmak önemlidir.

Alt zemin dolgusu, V + / V parmaklarının üstteki çizgiyi kırdığı yerde süreklidir ve bunun tersi de geçerlidir. İki GND dolgusunun bağlantısı için THT bileşeninin yollarını kullanın. Bu şekilde açık deliklere bir varlık nedeni verirsiniz. Gerektiğinde ek yollar kullanın.

Bu, dijital bir devrenin ihtiyaç duyduğu kart tasarımının tam tersidir. Şimdi karışık bir sinyal panosu oluşturmanın baş ağrılarını hayal edin.

— Janka
kaynak

1

Delikli bileşenler kullanıldığında bir zemin düzleminin neden kullanışlı olmadığını anlamıyorum. Bileşenin kendisi ve bileşen kablolarının neden olduğu bakır katmanı (SMD ile karşılaştırıldığında) arasındaki bağlantının daha büyük empedansını anlıyorum. Bununla birlikte, bence bir gorund düzlemi, devrenin gürültüsünü azaltmaya katkıda bulunur, çünkü PCB'nin sağ üst bölgesindeki bir bileşenin zemin seviyesi, sol alt alana yerleştirilen bir bileşenin zeminiyle neredeyse aynı olacaktır. PCB ... ... Ne düşünüyorsun?

— Umberto D.

Bu, özel bir zemin düzlemine sahip olmakla hem üst hem de alt katmanda bir zemin dolgusuna sahip olmakla ilgilidir. Açıkçası, ikincisi, devrenin bitişik kısımları arasındaki en yaygın akımlar için daha düşük iç dirence sahiptir (çünkü iki bakır tabakadır.)

— Janka