Thiết kế PCB 2 lớp, thông qua công nghệ lỗ và mặt phẳng đất

11

Tôi đang thiết kế bố trí PCB cho các ứng dụng âm thanh (không có thiết bị điện tử kỹ thuật số, chỉ tương tự).

Tất cả các thành phần đều thông qua lỗ, PCB khá lớn (khoảng 16cm x 10cm) và có 2 lớp. Mạ qua lỗ được hỗ trợ bởi công nghệ tôi đang sử dụng. Mạch có nguồn cung cấp kép.

Cái nào (và tại sao) sau đây là giải pháp tốt nhất để định tuyến tín hiệu, đường cung cấp điện và mặt đất?

Lớp TOP: mặt phẳng đất; Lớp BOTTOM: tín hiệu và đường cung cấp;
Lớp TOP: tín hiệu và đường cung cấp điện: Lớp BOTTOM: mặt phẳng đất;
Lớp TOP: mặt phẳng đất và đường cung cấp; Lớp BOTTOM: tín hiệu;
Lớp TOP: tín hiệu; Lớp BOTTOM: mặt phẳng đất và đường cung cấp;

— Umberto D.
nguồn

2

Câu hỏi này đòi hỏi một loại khái quát hóa có khả năng phụ thuộc vào thiết kế hoặc hoàn toàn không liên quan. Phiên bản yêu cầu kỹ năng thấp nhất là có mặt phẳng không bị gián đoạn , vì vậy # 1 nghe có vẻ ổn. Bỏ qua theo yêu cầu và giữ dấu vết nhạy cảm tránh xa các tín hiệu ồn ào.

— Daniel

1

Nói chung có mặt đất xung quanh đường tín hiệu của bạn hiếm khi bị tổn thương. Cho dù điều này được thực hiện trên mặt phẳng dưới cùng hoặc trên cùng không thành vấn đề, vì vậy tôi sẽ đi với số 3/4

— po.pe

@Daniel Tần số danh nghĩa liên quan đến mạch dưới 5k, vì mạch là hiệu ứng tương tự để xử lý tín hiệu guitar.

— Umberto D.

@Daniel ... Và điện áp cung cấp được tạo ra thông qua Nguồn điện tuyến tính, không có PSU chuyển mạch.

— Umberto D.

4

Tôi nghĩ rằng tất cả những câu trả lời khác là quá phức tạp vấn đề. Thiết kế xuyên lỗ là hợp pháp trong nhiều trường hợp, và bảng 2 lớp cũng vậy.

Tôi khuyên bạn nên sử dụng mặt phẳng mặt đất và mặt phẳng tín hiệu / công suất trừ khi bạn có lý do để không. Phương pháp thiết kế này đã được thử và đúng và tôi không thấy bất kỳ lý do nào bạn không nên sử dụng nó. Tôi nghĩ việc bạn đặt tín hiệu ở phía nào không quan trọng.

Bạn sẽ cần phải thực hiện một số bước nhảy trong mặt phẳng mặt đất, nhưng điều này sẽ không gây ra bất kỳ vấn đề nào nếu bạn tránh thực hiện các vết cắt lớn. Tôi đã tạo ra một hình ảnh nhanh chóng và khủng khiếp bằng sơn để minh họa:

Như Neil đã đề cập, các đường trở về mặt đất của bạn rất quan trọng, bạn không nên xem xét chúng kết thúc khi chúng vào mặt phẳng mặt đất.

— Đã vẽ
nguồn

14

Phương pháp tôi muốn giới thiệu là phương pháp bạn chưa đề cập.

Nói chung, bất kỳ sự phân chia không gian tùy ý thành sức mạnh, mặt đất, tín hiệu, sẽ mang lại cho bạn một số đau buồn, bởi vì không cần thiết phải phân vùng chúng như thế, cũng không đủ để có được kết quả tốt.

Nếu bo mạch là 'khó khăn', do đó tín hiệu tương tự / kỹ thuật số, tín hiệu tốc độ cao, dòng điện cao, SMPS, thì sẽ có lợi khi bắt đầu với một mặt phẳng hoàn toàn. Nhưng điều đó là không đủ, bạn cần phải biết dòng chảy ngược đang chảy ở đâu trong đó, bởi vì bạn vẫn có thể tự bắn vào chân mình, ngay cả với một mặt phẳng mặt đất.

Tôi muốn giới thiệu bố trí Manhattan, với một mặt bằng lưới.

Lợi ích tuyệt vời của Manhattan là nó có nghĩa là bạn luôn có thể tìm thấy một tuyến đường cho đường đua của mình. Bạn không bao giờ phải thỏa hiệp và đưa ra tín hiệu một con đường uốn khúc từ đường trở về của nó, hoặc cắt một chiếc máy bay mặt đất để lén theo dõi, phá hủy tính toàn vẹn của nó.

Định tuyến Manhattan liên quan đến việc dành một lớp cho các kết nối Bắc-Nam và lớp kia cho các kết nối Đông-Tây. Bây giờ bạn luôn có thể đi từ A đến B thông thường từ một đến thông qua và bạn không bao giờ phải tự hỏi về cách bạn có thể vượt qua một bản nhạc.

Bây giờ bạn có một cách có hệ thống để định tuyến bảng của bạn, bắt đầu với một mặt đất có lưới. Trên một lớp, đặt một bản nhạc cứ sau 20 mm hoặc hơn, trong các cột. Trên lớp khác, làm tương tự trong các hàng. Qua chúng với nhau tại mọi ngã tư. Bây giờ bạn có một mặt đất gần như tốt như một mặt phẳng, và có thể sử dụng nhiều hơn, bởi vì cả hai lớp vẫn có sẵn để định tuyến tất cả sức mạnh và tín hiệu của bạn. Di chuyển các rãnh trên mặt đất xung quanh một chút để chứa các IC của bạn bằng mọi cách, nhưng đừng di chuyển chúng quá xa nhau.

Postcript - mặt phẳng mặt đất so với mặt đất lưới.

Tôi đã có một số nhận xét thú vị từ Umberto, Scott và Olin, điều đó cho thấy tôi chưa hiểu rõ ý của mình. Có lẽ tôi sẽ làm rõ những gì ở trên, trong khi ghi lại lý do của tôi dưới đây.

Bây giờ tôi đã nghỉ hưu, và sau một đời cố vấn cho các kỹ sư cơ sở, một trong những vấn đề lớn nhất mà họ gặp phải là thiết kế kém trên bảng máy bay mặt đất. Họ dường như nghĩ rằng chiếc máy bay mặt đất 'sẽ chăm sóc tất cả những thứ cô lập đó', và họ ngừng suy nghĩ. Kết quả là, họ chạy dòng điện cao qua các đầu vào nhạy cảm, và nếu không thì không phát hiện ra ảnh hưởng của dòng trở lại.

Để giúp họ gỡ lỗi các bảng này, tôi loại bỏ mặt phẳng mặt đất và buộc chúng coi tất cả các dòng trở lại là dòng chảy rời rạc trong các rãnh riêng biệt. Khi thủ phạm đã được tìm thấy và bố trí cố định, mặt đất có thể được phục hồi.

Trên một tấm ván 4 lớp, có đủ không gian để dành một cái cho một mặt đất vững chắc. Trên bảng 2 lớp, có một phí bảo hiểm trên không gian định tuyến. Đó là lý do tại sao Manhattan, nơi cung cấp cho bạn một cách có hệ thống để định tuyến bất kỳ tuyến đường nào từ A đến B, rất hữu ích. Nếu bạn dành một trong 2 lớp của mình xuống đất, bất kỳ bố cục không tầm thường nào cũng sẽ dẫn đến một, hoặc hai (hoặc một vài, hey, đó chỉ là một lớp nữa) cắt đứt mặt đất, phá hủy tính toàn vẹn của nó.

Không có máy bay mặt đất, một mặt đất có lưới là điều tốt nhất tiếp theo. Thật linh hoạt, bạn có thể tăng số lượng đường ray mà bạn cần. Nó hoàn toàn tương thích với định tuyến Manhattan. Khi bạn đã hoàn thành việc bố trí, bằng mọi cách, hãy tràn ngập đồng. Bạn sẽ kết thúc với thứ gì đó được định tuyến tốt hơn so với máy bay mặt đất bị cắt nhỏ, bởi vì bạn đã có thể nghĩ về tất cả những dòng trở lại mà bạn có thể hy vọng sẽ ổn.

Thiết kế bảng tốt gần như là một nghệ thuật như một khoa học. Bạn không thể dạy các nghệ sĩ sáng tạo, bạn không thể dạy các kỹ sư 'cảm nhận' nơi dòng chảy sẽ chảy, cho đến khi họ 'hiểu' nó. Thiết kế mà không có máy bay mặt đất là một cách để tăng tốc quá trình 'lấy nó'.

— Neil_UK
nguồn

3

Tôi không chắc tôi thấy tại sao nó tốt như máy bay. Nó thực sự phụ thuộc vào những gì đang hút hiện tại trên lưới của bạn và cảm giác như không đủ sự chăm sóc có thể dẫn đến một vòng lặp mặt đất.

— Scott Seidman

1

Tôi có thể đề nghị định tuyến Manhattan. Đối với thiết kế tốc độ thấp (<10Mhz), đây là một phương pháp nhanh chóng để hoàn thành một bảng.

— Jeroen3

1

@ScottSeidman đọc câu trả lời của tôi rất cẩn thận, tôi nói 'gần như là tốt ...'. Bạn đúng, không đủ quan tâm có thể dẫn đến tất cả các loại điều xấu, cho dù bạn đang theo dõi "quá trình" nào.

— Neil_UK

1

@ScottSeidman Tôi có cùng mối quan tâm của bạn.

— Umberto D.

2

Tôi đồng ý rằng một thiết kế có lưới "tốt" có thể có hiệu quả, nhưng tôi tin rằng một thiết kế có lưới xấu có thể là xấu, và có thể khó có ai đó không hài lòng với thiết kế mặt đất để biết khi nào thiết kế bắt đầu xấu. Ví dụ, vặn vít với trình điều khiển đầu ra âm thanh hiện tại có thể khá tai hại. Mặc dù, công bằng, điều tương tự có thể xảy ra với các máy bay mặt đất bị hỏng.

— Scott Seidman

8

Tất cả các thành phần thông qua lỗ

Vì lý do này một mình tôi sẽ xem xét sử dụng một mặt phẳng mặt đất ở phía dưới để các bộ phận có thể được gắn mà không cần lo lắng về việc liệu cơ thể của chúng có thể tiếp xúc với đồng mặt đất hay không.

Cho rằng nó dành cho hộp hiệu ứng guitar có khả năng rung và chuyển động do các nút điều khiển và điều khiển bằng chân, tôi cũng sẽ xem xét cách các tín hiệu được định tuyến theo các phần bổ trợ để tránh vấn đề được đề cập trong đoạn đầu tiên của tôi.

Nhưng, tại sao lại giới hạn bản thân của bạn ở hai lớp - lấy hoàn toàn các rãnh tín hiệu ra khỏi lớp trên cùng và sử dụng bảng 4 lớp. Chi phí sẽ không nhiều hơn và sự an tâm là một điều tốt.

— Andy aka
nguồn

1

Ván 4 lớp đắt hơn so với 2 lớp. Giả sử sử dụng PCB 2 lớp, tôi nghĩ rằng đường ray trên mặt đất và cung cấp điện áp trên đỉnh có thể tốt hơn. Vì các bản nhạc và vias lớn hơn được sử dụng, tôi không thấy quá nhiều lo lắng về việc liên hệ. Ngoài ra, chất hàn dễ dàng chảy qua ... Bạn nghĩ gì?

— Umberto D.

1

Khi bạn xem xét "các vấn đề môi trường" và số lượng lỗi tiềm ẩn do thiết kế kém và khả năng mất niềm tin của khách hàng và chi phí sửa chữa / sửa chữa, bạn phải tự thuyết phục rằng chi phí PCB "thẳng" là lý do tốt nhất để Chỉ sử dụng hai lớp.

— Andy aka

Tôi có thể hiểu nhầm mối quan tâm của bạn. Bạn đang lo lắng về các liên hệ không mong muốn của cơ thể kim loại của các thành phần. Chính xác?

— Umberto D.

1

Có tôi và được cho là bản chất của sự lạm dụng mà loại sản phẩm này nhận được dưới chân của các nghệ sĩ guitar, thật có ý nghĩa để đề phòng.

— Andy aka

7

Không có bố trí đề xuất của bạn là tốt. Một kế hoạch tốt hơn bất kỳ bạn đề cập là sử dụng các bộ phận SMD. Điều này có một số lợi thế:

Một loạt các bộ phận có sẵn.
Các bộ phận tương tự sẽ rẻ hơn.
Sẽ mất ít rắc rối và thời gian hơn để hàn các bộ phận lên bảng.
Nó giúp bạn linh hoạt hơn cho việc định tuyến.

Đối với một bảng hai lớp, đặt các bộ phận trên đầu trang. Sử dụng lớp trên cùng cho càng nhiều kết nối càng tốt. Dự trữ lớp dưới cùng như một mặt phẳng mặt đất và chỉ sử dụng nó cho các "bước nhảy" ngắn của các tín hiệu khác.

Giữ các jumper tách biệt với nhau để dòng chảy mặt đất có thể chảy xung quanh từng cái riêng lẻ. Bạn muốn giảm thiểu kích thước tối đa của bất kỳ lỗ nào trong mặt phẳng mặt đất, không phải số lượng lỗ. Nói cách khác, rất nhiều sự gián đoạn phân tán nhỏ tốt hơn một sự gián đoạn lớn.

Tạo tất cả các kết nối mặt đất với các vias riêng biệt ngay bên cạnh mỗi pin phải được kết nối với mặt đất. Điều này làm cho mỗi kết nối mặt đất trở nên vững chắc, và cũng giảm thiểu các kết nối mặt đất đi theo cách định tuyến các dấu vết khác.

Tất nhiên bạn vẫn phải chú ý đến việc định tuyến dấu vết tín hiệu. Âm thanh là tất cả về việc giữ cho tín hiệu tỷ lệ nhiễu cao. Chẳng hạn, không định tuyến các dấu vết đầu ra được khuếch đại gần các dấu vết đầu vào nhạy cảm.

Để biết thêm thông tin, xem câu trả lời này .

— Máy tiện Olin
nguồn

5

Ah nhưng nếu bạn là một audiophile thì bạn sẽ biết rằng thông qua các phần lỗ nghe tốt hơn! / s Nhưng nghiêm túc trong cộng đồng xây dựng bàn đạp guitar có một điều thẩm mỹ về lỗ thông qua

— tiếng ồn

5

@OlinLathrop Tôi bị từ chối vì lý do rằng câu trả lời của bạn không liên quan gì đến định tuyến Through Hole, đó là những gì OP yêu cầu. Nếu họ muốn làm SMT, tôi chắc chắn họ sẽ có. Câu trả lời này là nhiều hơn 'đây là ý kiến của tôi, và đây là cách sử dụng nó.' Vì vậy, đó là lý do của tôi. Đối với tôi, câu đầu tiên trong câu trả lời của bạn là không cần thiết.

— Tò mò

1

Olin, tại sao bạn lại yêu cầu downvoters cho bạn biết lý do họ hạ cấp nếu bạn không giải quyết các câu trả lời? Trong 4 lần nâng cấp, có vẻ như @Cquil không phải là người duy nhất có những suy nghĩ đó

— MCG

1

@Olin, tôi đồng ý, downvote phá hoại xảy ra quá thường xuyên! Tôi đã thấy bạn một vài lần bây giờ cho rằng mọi người làm việc vì lý do cá nhân hoặc vì lý do tôn giáo ... Điều này không phải lúc nào cũng đúng. Với những thứ như thế này, thực sự không có vấn đề gì tại sao họ muốn sử dụng thông qua lỗ hổng ... Có lẽ họ chỉ thích nó, có thể đó là một nhiệm vụ họ đã đặt ra, ai biết được, nó không thành vấn đề. Chỉ vì họ yêu cầu trợ giúp với những thứ bạn xem là không đủ tốt không có nghĩa là bạn không cung cấp trợ giúp và thay vào đó trả lời bằng một cái gì đó dựa trên ý kiến của bạn.

— MCG

1

Có lẽ anh ấy là người mới bắt đầu. Tôi bắt đầu sử dụng thông qua lỗ ngay từ đầu khi tôi đang học. Tôi chỉ có thiết bị rất cơ bản và không có công cụ để chế tạo vật liệu gắn trên bề mặt. Vì vậy, tôi đã thiết kế thông qua lỗ cho đến khi tôi có thể mua thiết bị chính xác. Bạn chỉ nên chấp nhận không phải mọi lý do là tôn giáo hoặc cá nhân, và ngừng giả định. Nếu bạn không đồng ý với phương pháp này, đừng trả lời nó! Nếu tôi là OP và muốn thực hiện một thiết kế thông qua lỗ thì đây là một câu trả lời vô dụng. Một số người thiết kế khác nhau cho bạn. Đối phó với nó, bạn không cần phải đưa mọi người theo cách suy nghĩ của bạn

— MCG

0

Nếu bạn đang tự hỏi về máy bay mặt đất, bạn phải quên qua lỗ! Có các lớp năng lượng và mặt đất chuyên dụng là tất cả về việc duy trì các đường trở kháng thấp cho tất cả các dòng điện. Các thành phần thông qua lỗ có trở kháng bổ sung nhiều chỉ từ kích thước cồng kềnh và dây của chúng.

Nếu bạn muốn bám vào lỗ thông qua, tôi đề xuất một bảng trông khá giống sơ đồ. Sử dụng các khu vực mặt đất ở cả giữa trên cùng và lớp dưới cùng. Sử dụng các cạnh dài cho đường dẫn V + và V-. Tạo "ngón tay đồng" từ mặt đất đến V + / V- hoặc ngược lại để tính các thành phần xuyên tâm. Nếu mạch khuếch đại của bạn cần ba hoặc bốn điện áp, hãy sử dụng lớp trên cùng cho một cặp điện áp và lớp sau cho lớp kia.

Cũng xin nhớ, từ chế độ xem AC, V +, V- và GND là như nhau. Điều quan trọng là có trở kháng thấp V + và V- như GND.

Lớp phủ dưới cùng là liên tục trong đó các ngón tay V + / V- phá vỡ ngón trên cùng và ngược lại. Sử dụng vias của thành phần THT để kết nối hai lần lấp đầy GND. Bằng cách đó, bạn cung cấp cho các lỗ thông qua một lý do cho sự tồn tại. Sử dụng vias bổ sung khi cần thiết.

Điều này chỉ ngược lại với thiết kế bảng mà một mạch kỹ thuật số cần. Bây giờ hãy tưởng tượng những vấn đề đau đầu của việc tạo ra một bảng tín hiệu hỗn hợp.

— Janka
nguồn

1

Tôi không hiểu tại sao máy bay mặt đất không hữu ích khi thông qua các thành phần lỗ được sử dụng. Tôi hiểu trở kháng lớn hơn của kết nối đặt cược cho chính thành phần và lớp đồng gây ra bởi các đạo trình thành phần (so với SMD). Tuy nhiên, tôi nghĩ rằng một mặt phẳng gorund góp phần làm giảm tiếng ồn của mạch, vì mức mặt đất của một thành phần trong vùng trên cùng bên phải của PCB sẽ gần giống như mặt đất của một thành phần được đặt ở khu vực phía dưới bên trái của PCB, ... Bạn nghĩ gì?

— Umberto D.

Đây là về việc có một mặt phẳng chuyên dụng so với việc lấp đầy mặt đất ở cả lớp trên cùng và dưới cùng. Rõ ràng, cái sau có điện trở trong thấp hơn đối với dòng điện phổ biến nhất giữa các phần liền kề của mạch (vì đó là hai lớp đồng.)

— Janka