Tín hiệu hỗn hợp PCB, 2 hay 4 lớp?

Tôi hiện đang thiết kế PCB tín hiệu hỗn hợp cho khách hàng và tôi đã đọc rất nhiều về tính toàn vẹn tín hiệu và hầu hết các cuốn sách đều đề xuất bảng 4 lớp (hoặc nhiều hơn) vì khả năng chống nhiễu khi có mặt phẳng vững chắc và giảm định tuyến.

Hội đồng được đề cập có hai bộ ADC 16 bit và hai bộ xử lý 16 bit có bộ khuếch đại OP trong phần tương tự, bộ vi điều khiển với một số bộ chuyển đổi mức và mosfet trong phần kỹ thuật số, và hai bộ chuyển đổi DC / DC và bộ điều chỉnh LDO trong nguồn phần. Không gian không có nhiều hạn chế, nhưng có độ phân giải cao và độ nhiễu thấp trong phần tương tự là rất quan trọng. Có một I2C và một bus SPI chạy giữa phần kỹ thuật số và cạnh của phần tương tự, hoạt động ở mức dưới 10 MHz.

Định tuyến khôn ngoan Tôi hoàn toàn có thể hoàn thành bảng này trong 2 lớp. Tôi có thực sự nhận thấy sự khác biệt rất lớn về tính toàn vẹn tín hiệu với bảng 4 lớp và mặt phẳng chuyên dụng không? Có đáng giá thêm chi phí? Tôi đang nghiêng về 4 nhưng tôi muốn nghe ý kiến ​​của bạn.

Cảm ơn các bạn trước.

đầu tiên cho phép tôi nói rõ câu trả lời của tôi. Một bảng bốn lớp sẽ cho hiệu suất tốt hơn. Sự khác biệt không phải là rõ ràng đối với tất cả các bảng, nhưng bảng bốn lớp sẽ cho phép bạn định tuyến tín hiệu, nguồn và mặt đất, trực tiếp với nhau theo nhiều cách khác nhau. Giữ mặt đất trực tiếp dưới mặt phẳng nguồn sẽ giảm nhiễu xuyên âm cho các đường gần nhau và giảm nhiễu bằng cách cho phép các lựa chọn định tuyến tổng thể tốt hơn. Với bốn lớp, mặt đất một điểm là một kỳ tích có thể đạt được mà không cần cắt mặt phẳng mặt đất làm hai. Về cơ bản, nếu giải pháp hai lớp yêu cầu cắt ngang mặt phẳng mặt đất, thì bạn đang tạo hai mặt phẳng mặt đất được kết nối bởi hai điểm. Điều này cho phép một vòng lặp hiện tại, gây ra tiếng ồn và điều này có thể bị làm trầm trọng thêm bởi chênh lệch nhiệt độ, thiết bị điện tử gần đó, v.v. Tôi không chắc chắn về trường hợp sử dụng của thiết bị này, nhưng nhiệt độ, EMI gần đó và tần số hoạt động đều sẽ phát. Nếu đây là thiết kế tốc độ bán cao, thì bốn lớp chắc chắn sẽ tiết kiệm tính toàn vẹn của các đường tín hiệu đó. Rất nhiều điều này phụ thuộc vào mức độ phân giải bạn cần từ các ADC đó. Nếu bạn thực sự cần 16 bit, thì tôi sẽ nói rằng hiệu suất tăng 5% từ một bảng bốn lớp là xứng đáng.

Một tài liệu tham khảo tuyệt vời mà tôi lấy hướng dẫn thiết kế của mình từ ... http://www.ti.com/lit/an/szza009/szza009.pdf

Chúc mừng

Nếu bạn có thể thực hiện hầu hết việc định tuyến của mình trên lớp trên cùng và có các phần mặt phẳng chủ yếu ở lớp dưới cùng, tôi có thể nói rằng một bảng hai lớp có thể sẽ phù hợp với bạn. Một trong những người thực sự tuyệt vời mà tôi đã gặp trong nhiều năm qua - Dave Vanhorn - thường xuyên làm bảng nhanh và mật độ cao trên hai tấm ván và các sản phẩm của anh ấy đều vượt qua kiểm tra tuân thủ khí thải mà không gặp vấn đề gì. Nhưng anh ấy là một bậc thầy thực sự của nghệ thuật đó trong khi nhiều người thì không.

Bất kể, bảng của bạn trông khá đơn giản. Chia lớp mặt phẳng dưới cùng thành các phần cho mỗi khối mạch: analog & kỹ thuật số và đảm bảo rằng bạn biết dòng điện trở lại đang chảy ở đâu.

Thường có những khoảng nghỉ nhỏ trong mặt phẳng mặt đất nơi bạn phải có một dấu vết khác. Nhưng những vết vỡ đó nhỏ và được bao bọc hoàn toàn bằng đồng, chỉ lộ ra dấu vết ngắn nằm dưới dấu vết phía trên.

Có vẻ như các mạch tương tự cấp nguồn điều chỉnh nằm trong phần nguồn, bạn nên di chuyển nó sang phần tương tự, vì vậy chân tham chiếu GND của nó nằm trên GND tương tự. Bằng cách này, đầu ra của nó được tham chiếu đến GND tương tự, không gây nhiễu GND gần các bộ chuyển đổi.

Bây giờ, đối với câu hỏi 2 so với 4 lớp của bạn, sử dụng 4 lớp sẽ giảm bớt khó khăn trong việc bố trí rất tốt, do đó nó sẽ giảm khả năng mắc lỗi. Nếu một lỗi có nghĩa là một respin, thì bạn nên cân nhắc chi phí và độ trễ của một respin có thể so với chi phí thêm của 4 lớp.