Dapat bang paghiwalayin ang mga layer ng lupa ng AGND at DGND?
Ang simpleng sagot ay depende ito sa sitwasyon, at ang detalyadong sagot ay kadalasang hindi sila pinaghihiwalay.Dahil sa karamihan ng mga kaso, ang paghihiwalay sa layer ng lupa ay tataas lamang ang inductance ng return current, na nagdudulot ng higit na pinsala kaysa sa mabuti.Ang formula V = L(di/dt) ay nagpapakita na habang tumataas ang inductance, tumataas ang ingay ng boltahe.At habang tumataas ang kasalukuyang switching (dahil tumataas ang rate ng sampling ng converter), tataas din ang ingay ng boltahe.Samakatuwid, ang mga layer ng saligan ay dapat na konektado nang magkasama.
Ang isang halimbawa ay na sa ilang mga aplikasyon, upang makasunod sa tradisyonal na mga kinakailangan sa disenyo, ang maruming kapangyarihan ng bus o digital circuitry ay dapat ilagay sa ilang mga lugar, ngunit din sa pamamagitan ng mga hadlang sa laki, na ginagawang ang board ay hindi makakamit ang isang mahusay na partition ng layout, sa ito kaso, ang hiwalay na layer ng saligan ay ang susi upang makamit ang mahusay na pagganap.Gayunpaman, upang maging epektibo ang pangkalahatang disenyo, ang mga grounding layer na ito ay dapat na konektado nang magkasama sa isang lugar sa board sa pamamagitan ng isang tulay o punto ng koneksyon.Samakatuwid, ang mga punto ng koneksyon ay dapat na pantay na ibinahagi sa magkahiwalay na mga layer ng saligan.Sa huli, madalas na magkakaroon ng isang punto ng koneksyon sa PCB na nagiging pinakamahusay na lokasyon para sa pagbabalik ng kasalukuyang upang dumaan nang hindi nagiging sanhi ng pagkasira ng pagganap.Ang punto ng koneksyon na ito ay karaniwang matatagpuan malapit o sa ibaba ng converter.
Kapag nagdidisenyo ng mga layer ng power supply, gamitin ang lahat ng mga bakas ng tanso na magagamit para sa mga layer na ito.Kung maaari, huwag payagan ang mga layer na ito na magbahagi ng mga alignment, dahil ang mga karagdagang alignment at vias ay maaaring mabilis na makapinsala sa power supply layer sa pamamagitan ng paghahati nito sa mas maliliit na piraso.Ang resultang kalat-kalat na layer ng kapangyarihan ay maaaring pisilin ang kasalukuyang mga landas sa kung saan sila ay pinaka-kailangan, lalo na ang mga power pin ng converter.Ang pagpiga sa kasalukuyang sa pagitan ng vias at ng mga alignment ay nagpapataas ng resistensya, na nagiging sanhi ng bahagyang pagbaba ng boltahe sa mga power pin ng converter.
Sa wakas, ang paglalagay ng layer ng power supply ay kritikal.Huwag kailanman mag-stack ng maingay na digital power supply layer sa ibabaw ng analog power supply layer, o maaari pa ring mag-asawa ang dalawa kahit na nasa magkaibang layer ang mga ito.Upang mabawasan ang panganib ng pagkasira ng performance ng system, dapat paghiwalayin ng disenyo ang mga ganitong uri ng mga layer sa halip na pagsama-samahin ang mga ito hangga't maaari.
Maaari bang balewalain ang disenyo ng power delivery system (PDS) ng PCB?
Ang layunin ng disenyo ng isang PDS ay i-minimize ang boltahe ripple na nabuo bilang tugon sa kasalukuyang pangangailangan ng supply ng kuryente.Ang lahat ng mga circuit ay nangangailangan ng kasalukuyang, ang ilan ay may mataas na demand at ang iba ay nangangailangan ng kasalukuyang upang maibigay sa mas mabilis na rate.Ang paggamit ng isang ganap na decoupled low-impedance power o ground layer at isang magandang PCB lamination ay nagpapaliit sa boltahe ripple dahil sa kasalukuyang pangangailangan ng circuit.Halimbawa, kung ang disenyo ay idinisenyo para sa switching current ng 1A at ang impedance ng PDS ay 10mΩ, ang maximum na boltahe ripple ay 10mV.
Una, ang isang istraktura ng PCB stack ay dapat na idinisenyo upang suportahan ang mas malalaking layer ng kapasidad.Halimbawa, ang isang anim na layer na stack ay maaaring maglaman ng tuktok na layer ng signal, isang unang layer ng lupa, isang unang layer ng kuryente, isang pangalawang layer ng kuryente, isang pangalawang layer ng lupa, at isang layer ng signal sa ibaba.Ang unang layer ng lupa at ang unang layer ng supply ng kuryente ay ibinibigay na malapit sa isa't isa sa nakasalansan na istraktura, at ang dalawang layer na ito ay may pagitan ng 2 hanggang 3 mil upang bumuo ng isang intrinsic na kapasidad ng layer.Ang malaking bentahe ng kapasitor na ito ay libre ito at kailangan lamang na tukuyin sa mga tala sa pagmamanupaktura ng PCB.Kung kailangang hatiin ang layer ng power supply at mayroong maraming VDD power rails sa parehong layer, dapat gamitin ang pinakamalaking posibleng power supply layer.Huwag mag-iwan ng walang laman na mga butas, ngunit bigyang-pansin din ang mga sensitibong circuit.I-maximize nito ang capacitance ng VDD layer na iyon.Kung ang disenyo ay nagbibigay-daan para sa pagkakaroon ng karagdagang mga layer, dalawang karagdagang mga layer ng saligan ay dapat ilagay sa pagitan ng una at pangalawang power supply layer.Sa kaso ng parehong core spacing na 2 hanggang 3 mil, ang likas na kapasidad ng nakalamina na istraktura ay madodoble sa oras na ito.
Para sa perpektong PCB lamination, ang mga decoupling capacitor ay dapat gamitin sa panimulang entry point ng power supply layer at sa paligid ng DUT, na titiyakin na ang PDS impedance ay mababa sa buong frequency range.Ang paggamit ng bilang na 0.001µF hanggang 100µF na mga capacitor ay makakatulong na masakop ang saklaw na ito.Hindi kinakailangan na magkaroon ng mga capacitor sa lahat ng dako;Ang mga docking capacitor na direkta laban sa DUT ay lalabag sa lahat ng mga panuntunan sa pagmamanupaktura.Kung kailangan ang mga ganitong matinding hakbang, may iba pang problema ang circuit.
Ang Kahalagahan ng Exposed Pads (E-Pad)
Ito ay isang madaling aspeto na hindi pansinin, ngunit ito ay kritikal sa pagkamit ng pinakamahusay na pagganap at pag-alis ng init ng disenyo ng PCB.
Ang nakalantad na pad (Pin 0) ay tumutukoy sa isang pad sa ilalim ng karamihan sa mga modernong high-speed na IC, at ito ay isang mahalagang koneksyon kung saan ang lahat ng panloob na grounding ng chip ay konektado sa isang gitnang punto sa ilalim ng device.Ang pagkakaroon ng nakalantad na pad ay nagbibigay-daan sa maraming converter at amplifier na alisin ang pangangailangan para sa isang ground pin.Ang susi ay upang bumuo ng isang matatag at maaasahang de-koryenteng koneksyon at thermal na koneksyon kapag naghihinang ang pad na ito sa PCB, kung hindi, ang sistema ay maaaring masira nang husto.
Ang pinakamainam na koneksyon sa kuryente at thermal para sa mga nakalantad na pad ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagsunod sa tatlong hakbang.Una, kung posible, ang mga nakalantad na pad ay dapat na kopyahin sa bawat layer ng PCB, na magbibigay ng mas makapal na thermal connection para sa lahat ng lupa at sa gayon ay mabilis na pag-alis ng init, lalo na mahalaga para sa mga high power na device.Sa electrical side, ito ay magbibigay ng magandang equipotential na koneksyon para sa lahat ng grounding layer.Kapag kinokopya ang mga nakalantad na pad sa ilalim na layer, maaari itong magamit bilang isang decoupling ground point at isang lugar upang i-mount ang mga heat sink.
Susunod, hatiin ang mga nakalantad na pad sa maraming magkakaparehong seksyon.Ang hugis ng checkerboard ay pinakamahusay at maaaring makuha sa pamamagitan ng mga screen cross grid o solder mask.Sa panahon ng pagpupulong ng reflow, hindi posible na matukoy kung paano dumadaloy ang solder paste upang maitatag ang koneksyon sa pagitan ng aparato at ng PCB, kaya ang koneksyon ay maaaring naroroon ngunit hindi pantay na ipinamamahagi, o mas masahol pa, ang koneksyon ay maliit at matatagpuan sa sulok.Ang paghahati sa nakalantad na pad sa mas maliit na mga seksyon ay nagbibigay-daan sa bawat lugar na magkaroon ng isang punto ng koneksyon, kaya tinitiyak ang isang maaasahan, pantay na koneksyon sa pagitan ng aparato at ng PCB.
Sa wakas, dapat itong tiyakin na ang bawat seksyon ay may isang over-hole na koneksyon sa lupa.Ang mga lugar ay karaniwang sapat na malaki upang maglaman ng maraming vias.Bago mag-assemble, siguraduhing punan ang bawat vias ng solder paste o epoxy.Ang hakbang na ito ay mahalaga upang matiyak na ang nakalantad na pad solder paste ay hindi dumadaloy pabalik sa vias cavities, na kung hindi man ay makakabawas sa mga pagkakataon ng isang maayos na koneksyon.
Ang problema ng cross-coupling sa pagitan ng mga layer sa PCB
Sa disenyo ng PCB, ang layout na mga wiring ng ilang mga high-speed converter ay hindi maaaring hindi magkakaroon ng isang circuit layer na cross-coupled sa isa pa.Sa ilang mga kaso, ang sensitibong analog layer (power, ground, o signal) ay maaaring nasa itaas mismo ng high-noise digital layer.Iniisip ng karamihan sa mga taga-disenyo na ito ay hindi nauugnay dahil ang mga layer na ito ay matatagpuan sa iba't ibang mga layer.Ito ba ang kaso?Tingnan natin ang isang simpleng pagsubok.
Pumili ng isa sa mga katabing layer at mag-inject ng signal sa level na iyon, pagkatapos, ikonekta ang mga cross-coupled na layer sa isang spectrum analyzer.Gaya ng nakikita mo, napakaraming signal na isinama sa katabing layer.Kahit na may isang spacing na 40 mils, mayroong isang kahulugan kung saan ang mga katabing layer ay bumubuo pa rin ng isang kapasidad, upang sa ilang mga frequency ang signal ay isasama pa rin mula sa isang layer patungo sa isa pa.
Ipagpalagay na ang isang mataas na ingay na digital na bahagi sa isang layer ay may 1V signal mula sa isang high speed switch, ang non-driven na layer ay makakakita ng isang 1mV signal na pinagsama mula sa driven na layer kapag ang isolation sa pagitan ng mga layer ay 60dB.Para sa isang 12-bit na analog-to-digital converter (ADC) na may 2Vp-p full-scale swing, nangangahulugan ito ng 2LSB (least significant bit) ng coupling.Para sa isang naibigay na sistema, maaaring hindi ito isang problema, ngunit dapat tandaan na kapag ang resolusyon ay nadagdagan mula 12 hanggang 14 bits, ang sensitivity ay tataas ng isang kadahilanan ng apat at sa gayon ang error ay tataas sa 8LSB.
Ang pagwawalang-bahala sa cross-plane/cross-layer coupling ay maaaring hindi maging sanhi ng pagbagsak ng disenyo ng system, o pahinain ang disenyo, ngunit ang isa ay dapat manatiling mapagbantay, dahil maaaring may higit pang pagsasama sa pagitan ng dalawang layer kaysa sa inaasahan ng isa.
Ito ay dapat tandaan kapag ang ingay na pekeng pagkabit ay matatagpuan sa loob ng target na spectrum.Minsan ang layout wiring ay maaaring humantong sa mga hindi sinasadyang signal o layer cross-coupling sa iba't ibang layer.Isaisip ito kapag nagde-debug ng mga sensitibong system: ang problema ay maaaring nasa layer sa ibaba.
Ang artikulo ay kinuha mula sa network, kung mayroong anumang paglabag, mangyaring makipag-ugnay upang tanggalin, salamat!
Oras ng post: Abr-27-2022