İki zemin döküleninin avantajları nelerdir?

Hem üst hem de alt katmanlara zemin dökülen pek çok 2 katmanlı PCB gördüm, neden bunu yaptım? ve yönlendirmeyi kolaylaştırmak ve ayrıca uçaklar arasındaki kapasitalden yararlanmak için güç ve sinyaller için üst kat ve toprak için alt kat kullanmak daha iyi olmaz mıydı?

pcb pcb-design ground

— mux
kaynak

Bu çok fazla bir cevap değil, ancak çoğu insanın bunu yapmasının sebebinin sadece iyi olduğunu düşündükleri, aksi takdirde boşa harcanacakları vb. Olduğunu öneriyorum. bunlardan biri alt zemin düzlemine bağlanarak veya üst kat, topraklanmış bir delik boyunca pime vurabilirse. .. ya da Olin’in dediği gibi ... dinin bir yeri var. :)

— Toby Lawrence

evet, bunun için iyi bir sebep düşünemiyorum, eğer bir güç uçağıysa, o zaman kapasitansı, ama birkaç zemin katmanı ne işe yarar ki? bilhassa en iyisi en kötü ihtimalle doğranmış, tüm bileşenleri üstte olacak şekilde, bu yüzden

— sorardım

Her iki taraftaki uçakların iyi bir nedeni, PCB'nin her iki tarafındaki bakır miktarını eşit tutmaktır. Bir taraf diğerinden çok daha fazla bakır içeriyorsa, PCB çarpmaya daha yatkın olacaktır. Bu, çok katmanlı PCB'lerin çoğu zaman katman yığınlarında simetrik olmasının bir nedenidir. Ancak tam çarpıtma riski benim için belli değil, ancak PCB şirketlerini tam olarak yapmadığım zamanlarda yorum yaptım.

David’in söylediğine ek olarak, tur panosu dükkanı her katında maksimum miktarda bakır bulundurmayı sever, çünkü etchant kullanım oranını en aza indirir. Eğer hacimleriniz aşırı derecede yüksek değilse de, tasarımcı olarak bu konuda endişelenmeniz gerçekten bir anlam ifade etmiyor.

— Foton

Yanıtlar:

İyi yerleşim ve topraklama, orada yeterince anlaşılmamış gibi görünüyor, böylece din bir ayak izi buluyor. Haklısın, iki katlı tahtanın hem üstünü hem de altını zemin olarak kullanmak için gerçekten çok az neden var.

Genelde iki katman kartı için yaptığım şey, ara bağlantıların çoğunu üst katmana mümkün olduğunca koymak. Bu, parçaların pimlerinin zaten zaten olduğu, onları bağlamak için kullanılacak mantıksal katmandır. Ne yazık ki, genellikle her şeyi tek bir katmanda yönlendiremezsiniz. Parça yerleştirme hakkında dikkatlice düşünmek ve dikkatlice düşünmek bu konuda yardımcı olacaktır, ancak genel durumda her şeyi bir düzlemde yönlendirmek mümkün değildir. Daha sonra alt düzlemi kısa “atlama telleri” için sadece rotalamanın çalışması için gerektiğinde kullanıyorum. Alt düzlem aksi takdirde topraklanmıştır.

İşin püf noktası, bu atlama tellerini alt katmandaki kısa tutmak ve birbirlerine dayanmamaktır. Bir zemin düzleminin ne kadar iyi kaldığının ölçüsü, bir delik için değil bir delik için maksimum doğrusal boyuttur. Üzerine saçılmış 200 mil uzunluğundaki izler yer düzleminin işini yapmasını engellemez. Bununla birlikte, aynı adada bir ada yapmak için bir araya getirilen aynı sayıdaki 200 mil izi çok daha büyük bir aksama. Temel olarak, zeminin tüm küçük bozulmaların etrafından akmasını istiyorsunuz.

Alt katman için otomatik yönlendirici maliyetini yüksek olarak ayarlayın ve viyadeler için çok fazla ceza vermeyin. Bu, ara bağlantıların çoğunu otomatik olarak üst katmana koyacaktır. Maalesef, gördüğüm otomatik yönlendirici algoritmaları, atlama tellerini yığmadığı için ayarlanmamış gibi görünüyor. Kartal'da, örneğin, sarılma parametresi var. Bunu kapatsanız bile, hala kümelenmiş jumper'lar elde edersiniz. Otomatik yönlendiricinin taşlama işini yapmasına izin verin, ardından işleri temizlersiniz. Bazen küçük bir yeniden düzenlemenin bir atlama telini tamamen ortadan kaldırabileceği bir durumu tespit edebilirsiniz. Bununla birlikte, zamanınızın çoğu, büyük adalar yapmamak için atlama tellerini hareket ettirerek geçirilecektir.

Güç uçaklarına gelince, bu çok saçma bir din. Gücü, diğer tüm sinyallerde olduğu gibi yönlendirin, ancak bu durumda iz bırakma direnci nedeniyle gerilim düşüşünü göz önünde bulundurmanız gerekir, çünkü güç izleri büyük olasılıkla kayda değer bir akım alır. Neyse ki bir PCB üzerindeki 1 oz bakır izleri bile oldukça düşük dirençlidir. Sinyal izleri için güç izlerini 20 mil veya 8 mil yerine ne olursa olsun yapabilirsiniz. Her durumda, mesele şu ki DC direnci önemlidir, ancak yüksek akım tasarımına sahip olmadığınız sürece genellikle bir sorun olmaz.

AC empedansı, dindarların anlamadığı gibi alakalı değil. Bunun nedeni, güç beslemesinin yerel olarak her kullanım noktasında yer düzlemine atlanmasıdır. İyi bir zemin uçağınız varsa, çoğu sıradan tasarım için ayrı güç düzlemlerine ihtiyacınız yoktur , her bir parçanın her bir güç ucunda bypass yapmak yeterlidir . Bypass kapağı doğrudan güç ve topraklama pimleri arasına bağlanır, daha sonra alt katmandaki topraklama düzlemine bağlanmak için topraklama piminde bir geçiş yolu vardır.

Bir parçanın yüksek frekanslı güç devresi akımı, güç piminden çıkmalı, bypass kapağından geçmeli ve zemin düzleminde hiç ilerlemeden, zemin pimine geri dönmelidir. Bu, bypass başlığının toprak kısmı için ayrı bir kullanmadığınız anlamına gelir. Doğrudan üst taraftaki topraklama pimine bağlayın, daha sonra bu ağı tek bir noktadan geçerek topraklama düzlemine bağlayın. Bu teknik, genel olarak RF emisyonları ve temizliği ile çok yardımcı olacaktır.

— Olin Lathrop
kaynak

Bu harika bir cevap, teşekkür ederim efendim, bu yüzden doğru anlarsam, özellikle de son paragraftan, üst katmana hiç dökülmemeliyim, doğru mu? işe yaramaz ? Ayrıca, bazı sinyallerin en doğrudan rotayı almayacağı anlamına gelse bile, alt katmanda kısa atlama telleri kullanmalı mıyım?

— mux

@mux: Evet, çoğu durumda. İstisnalar, özel yüksek hızlı sinyaller, empedans kontrollü olması gereken sinyaller, gecikmeli eşleşmeli sinyaller, vs.'dir. Ancak, bunları genellikle 2 katmanlı bir tahtada bulamazsınız. Bunlar genellikle 4 ya da daha fazla katmana gitmenin küçük bir ek maliyet olduğu diğer masrafları ifade eder.

— Olin Lathrop

@OlinLathrop Gerçekten anlamıyorum. Evet, dekuplaj kapakları zaten çok düşük bir empedans yolu verir. Diyelim ki tüm izlerin tüm indüktanslarını ihmal ediyoruz. Sonra biz sadece (diyelim) IC tarafından ani akım talepleri ile ayrıldık. Tamam, dekuplaj kapağı bunu verecektir. Ancak, bir sonraki ani talep için, bu ayrıştırma kapağının nerede şarj olacağı ve nasıl geçeceği? Şarj olmak için zamanı olacak mı? Gerçekten kafam karıştı.

— abdullah kahraman

@Nick: Zeminin, toprak piminden dekuplaj kapağının zemin tarafına giden yol boyunca tam olarak ne olduğu önemli değildir, çünkü bu yol yine de kısa olmalıdır. Önemli olan nokta, döngünün yer düzlemi çevrelenmeden var olmasıdır. Bu, yüksek frekans döngüsünü, aksi takdirde merkezden beslenen bir yama anteni olacak olan yer düzleminden akıntıya karşı korur. Electronics.stackexchange.com/a/15143/4512 adresinde daha fazla ayrıntıya giriyorum .

— Olin Lathrop

@ Abdüllahkahraman: Birden fazla kepin girebileceği, sivri uçların yüksek frekanslarını kaldırabilen küçük ve düşük frekansları kaldırabilen daha büyük olanı. Yakında daha büyüğü olanı, küçük olanı gerilim beslemesinden olduğundan daha hızlı şarj edebilir.

— Nemo157

Üstte ve altta bir güç düzlemine sahip olmak, herhangi bir kapasitans vermez.

$C = k \cdot \epsilon_0 \cdot A / d$

$\epsilon_0$ $A$ $d$ $\times$

$C = 4.5 \cdot 8.85 pF/m \cdot 0.016 m^2 / 0.0016 m = 400 pF$

Dekuplaj kapasitörleri size çok daha fazlasını verecektir. Ayrıca, düzgün bir şekilde ayrıştırılmış bakır akarları için toprak veya güç kullanmanızın bir önemi yoktur; HF için onlar aynı olmalıdır. Genellikle toprak seçilir, çünkü bu ağ en fazla bağlantıya sahip olacaktır ve üstteki farklı izole bakır dökülmeleri diğer taraftaki bakır dökülmesine bağlamak daha kolay olacaktır.

— stevenvh
kaynak

Evet, ancak 400 pF'nin ayrılması gereken en yüksek frekanslarda oldukça önemli olabilir - örneğin 100 MHz'de 4 ohm empedans - ve bu kapasitans, bununla ilişkili en az seri direnç ve endüktans miktarına sahiptir. Çok hızlı tasarımlarda çok önemlidir, ancak bu tür bir iş yapıyorsanız, muhtemelen iki kattan fazla ve uçaklar arasında daha az boşluk kullanıyorsunuzdur.

— Dave Tweed

@Dave - kabul etti, ancak 400 pF sadece bakır akıntılardan oluşan bir PCB içindir. Yönlendirme, alanı önemli ölçüde azaltacak ve adalar arasındaki bağlantıların da endüktansları olacaktır. HF için 4 kat gideceğim ve iç katmanları yer ve güç uçakları için kullanacağım. Mesafe daha düşük olacaktır = daha yüksek kapasitans ve onlardan çok fazla kesinti olmayacaktır.

— stevenvh

bu yüzden kapasitans en azından 2 katmanlı bir PCB için önemsizdir, bu yüzden birçok zemin bağlantısına sahip olmaktan başka, üst tabakaya bir toprak dökümü kullanmak için gerçekten iyi bir neden yoktur? doğru mu?

— mux

@mux - Gerçekten değil: alt kat yer düzleminden mümkün olduğunca az kesmek istiyorsunuz, bu da üst kattaki tüm yönlendirmelerin yer düzleminden çok az çıkacağı anlamına gelir. OTOH, bakır dökerek oraya zarar vermez ve ayrıca topraklanmışsa izole adaları viyanalarla bağlayabilirsiniz. Üst bakır dökün Vcc ise, adaları bağlamak daha zor olabilir ve daha az anlamlı olabilir. Ama Dave tamamen aynı fikirde değil, korkarım :-).

— stevenvh

@DaveTweed Stevenvh'in bahsettiği 400 pF sayısının tüm 160x100 mm PCB için olduğunu unutmayın. Herhangi bir sinyal için yüksek frekanslı dönüş yollarının aslında tüm PCB'yi "geçemediğini" ve bu yüzden tüm 400 pF'den gerçekten yararlanamayacağınızı umardım.