Những lợi thế của việc có hai đổ đất là gì?

Tôi đã thấy nhiều PCB 2 lớp có mặt đất ở cả hai lớp trên cùng và dưới cùng, tôi đã tự hỏi tại sao làm điều đó? và sẽ tốt hơn nếu sử dụng lớp trên cùng cho nguồn điện và tín hiệu và lớp dưới cùng để tiếp đất để đơn giản hóa việc định tuyến và cũng tận dụng điện dung giữa các mặt phẳng?

pcb pcb-design ground

— mux
nguồn

Đây không phải là một câu trả lời, nhưng tôi đề xuất rằng lý do hầu hết mọi người làm điều đó chỉ đơn giản là vì họ nghĩ nó tốt, nếu không nó sẽ bị lãng phí không gian, v.v. Bạn có thể kết nối miễn phí với mặt đất giả sử có ít nhất một qua kết nối với mặt phẳng dưới cùng của bạn hoặc nếu lớp trên cùng có thể chạm vào miếng đệm cho một lỗ xuyên qua xảy ra trên mặt đất. .. hoặc như Olin đã nói ... tôn giáo có chỗ đứng. :)

— Toby Lawrence

vâng, tôi cũng không thể nghĩ ra một lý do chính đáng nào cho điều đó, nếu đó là một mặt phẳng năng lượng thì có lẽ là điện dung, nhưng một vài lớp đất tốt thì sao? đặc biệt là phần trên có nhiều khả năng bị băm nhỏ, với tất cả các thành phần trên cùng, vì vậy tôi nghĩ tôi sẽ hỏi :)

— mux

Một lý do chính đáng cho các mặt phẳng ở cả hai phía là giữ cho lượng đồng ở mỗi bên của PCB bằng nhau. Nếu một bên có nhiều đồng hơn bên kia thì PCB sẽ dễ bị cong vênh hơn. Đây là một lý do tại sao PCB đa lớp thường đối xứng trên lớp xếp chồng của chúng. Tuy nhiên, nguy cơ cong vênh chính xác là không rõ ràng đối với tôi, nhưng tôi đã có nhận xét của các công ty PCB khi tôi chưa làm đúng.

Ngoài những gì David nói, cửa hàng bán tour du lịch thích có lượng đồng tối đa trên mỗi lớp, bởi vì nó giảm thiểu tỷ lệ sử dụng hết etchant. Tuy nhiên, nếu âm lượng của bạn không quá cao, điều đó thực sự không có ý nghĩa đối với bạn khi nhà thiết kế lo lắng về điều này.

— Photon

Câu trả lời:

Bố cục tốt và nền tảng dường như được hiểu kém ở ngoài đó để tôn giáo tìm thấy một chỗ đứng. Bạn đã đúng, thực sự có rất ít lý do để sử dụng cả trên cùng và dưới cùng của một bảng hai lớp cho mặt đất.

Những gì tôi thường làm cho bảng hai lớp là đặt càng nhiều liên kết càng tốt trên lớp trên cùng. Đây là nơi mà các chân của các bộ phận đã được sử dụng, vì vậy lớp logic sẽ được sử dụng để kết nối chúng. Thật không may, bạn thường không thể định tuyến mọi thứ trên một lớp. Chú ý và suy nghĩ cẩn thận về vị trí một phần sẽ giúp ích cho việc này, nhưng trong trường hợp chung, không thể định tuyến mọi thứ trong một mặt phẳng. Sau đó tôi chỉ sử dụng mặt phẳng phía dưới cho các "jumper" ngắn khi cần thiết để làm cho việc định tuyến hoạt động. Mặt phẳng phía dưới là mặt đất.

Bí quyết là giữ cho các jumper trên lớp dưới cùng ngắn và không tiếp giáp nhau. Số liệu về mức độ tốt của mặt phẳng mặt đất còn lại là kích thước tuyến tính tối đa của một lỗ, không phải số lượng lỗ. Một loạt các dấu vết 200 triệu ngắn rải rác về việc sẽ không giữ cho máy bay mặt đất thực hiện công việc của nó. Tuy nhiên, cùng một số lượng 200 triệu dấu vết được kết lại với nhau để làm cho một hòn đảo cách nhau một inch là một sự gián đoạn lớn hơn nhiều. Về cơ bản, bạn muốn mặt đất chảy xung quanh tất cả những gián đoạn nhỏ.

Đặt chi phí bộ định tuyến tự động cho lớp dưới cùng cao và không phạt nó nhiều cho vias. Điều này sẽ tự động đặt hầu hết các kết nối trên lớp trên cùng. Thật không may, các thuật toán bộ định tuyến tự động mà tôi đã thấy dường như không thể được điều chỉnh để không đóng cục các bước nhảy. Trong Eagle, ví dụ, có tham số ôm . Ngay cả khi bạn tắt cái này, bạn vẫn bị nhảy cục. Hãy để bộ định tuyến tự động thực hiện công việc lẩm bẩm, sau đó bạn dọn dẹp mọi thứ sau đó. Đôi khi bạn có thể phát hiện ra một trường hợp trong đó một sự sắp xếp lại một chút có thể loại bỏ hoàn toàn một người nhảy. Tuy nhiên, hầu hết thời gian của bạn sẽ được dành để di chuyển những người nhảy ra ngoài để không tạo ra những hòn đảo lớn.

Đối với máy bay quyền lực, đó chủ yếu là tôn giáo ngớ ngẩn. Định tuyến nguồn giống như bất kỳ tín hiệu nào khác, mặc dù trong trường hợp này, bạn phải xem xét sự sụt giảm điện áp do điện trở theo dõi, vì dấu vết điện có lẽ xử lý dòng điện đáng kể. May mắn thay, ngay cả dấu vết đồng 1 oz trên PCB cũng có điện trở khá thấp. Bạn có thể tạo ra dấu vết sức mạnh 20 triệu hoặc bất cứ điều gì thay vì 8 triệu cho dấu vết tín hiệu. Trong mọi trường hợp, vấn đề là điện trở DC có vấn đề nhưng thường không có vấn đề gì trừ khi bạn có thiết kế hiện tại cao.

Trở kháng AC không phải là tất cả những gì có liên quan, mà những người theo tôn giáo dường như không có được. Điều này là do nguồn cấp điện được bỏ qua cục bộ vào mặt phẳng mặt đất tại mỗi điểm sử dụng. Nếu bạn có một mặt phẳng tốt, bạn không cần các mặt phẳng công suất riêng biệt cho hầu hết các thiết kế thông thường, chỉ cần bỏ qua tốt ở mỗi dây dẫn điện của mỗi bộ phận. Nắp bypass kết nối trực tiếp giữa các chân nguồn và chân đất, sau đó có một nút thông qua ngay tại chân đất để kết nối với mặt phẳng mặt đất ở lớp dưới cùng.

Dòng điện vòng tần số cao của một bộ phận sẽ đi ra khỏi chân nguồn, thông qua nắp bypass và quay trở lại chân đất mà không cần chạy trên mặt phẳng mặt đất. Điều này có nghĩa là bạn không sử dụng riêng thông qua cho mặt đất của nắp bypass. Kết nối nó trực tiếp với pin mặt đất ở phía trên cùng, sau đó kết nối mạng đó với mặt phẳng mặt đất với một điểm tại một điểm duy nhất. Kỹ thuật này sẽ giúp ích rất nhiều với khí thải RF và độ sạch nói chung.

— Máy tiện Olin
nguồn

Đây là một câu trả lời tuyệt vời, cảm ơn ngài, vì vậy, nếu tôi hiểu chính xác, đặc biệt là từ đoạn cuối, tôi không nên sử dụng một đổ trên lớp trên cùng, đúng không? Nó vô dụng ? Ngoài ra, tôi có nên sử dụng các bước nhảy ngắn ở lớp dưới cùng, ngay cả khi điều đó có nghĩa là một số tín hiệu sẽ không đi theo con đường trực tiếp nhất?

— mux

@mux: Có cho hầu hết các trường hợp. Ngoại lệ là các tín hiệu tốc độ cao đặc biệt, các tín hiệu phải được điều khiển trở kháng, các tín hiệu phải được khớp trễ, v.v. Tuy nhiên, bạn thường không tìm thấy các tín hiệu này trên bảng 2 lớp. Chúng thường bao hàm các chi phí khác như đi đến 4 lớp trở lên là một chi phí bổ sung nhỏ.

— Olin Lathrop

@OlinLathrop Tôi thực sự không hiểu. Vâng, các mũ tách rời cho một đường trở kháng rất thấp, đã. Hãy nói rằng chúng ta bỏ qua tất cả các cuộn cảm của tất cả các dấu vết. Sau đó, chúng tôi chỉ còn lại với nhu cầu hiện tại đột ngột của IC (giả sử). OK, nắp tách sẽ cung cấp cho điều đó. Nhưng, làm thế nào và thông qua nơi mà nắp tách rời sẽ nạp lại, cho nhu cầu đột ngột hiện tại tiếp theo? Nó sẽ có thời gian để nạp tiền? Tôi thực sự bối rối.

— abdullah kahraman

@Nick: Không quan trọng lắm khi chính xác mặt đất xuyên qua con đường từ chốt mặt đất đến mặt đất của nắp tách rời, vì dù sao con đường đó cũng nên ngắn. Điểm quan trọng là vòng lặp tồn tại mà không có mặt phẳng mặt đất được hình dung. Điều đó giữ cho các dòng vòng lặp tần số cao ra khỏi mặt phẳng mặt đất, nếu không sẽ là một ăng ten vá trung tâm. Tôi đi vào chi tiết hơn tại Electronics.stackexchange.com/a/15143/4512 .

— Olin Lathrop

@abdullahkahraman: Đó là nơi có nhiều mũ có thể đi vào, một cái nhỏ có thể xử lý tần số cao hơn của các gai và một cái lớn hơn có thể xử lý các tần số thấp hơn. Ở gần cái lớn hơn cũng có thể sạc lại cái nhỏ nhanh hơn khả năng cung cấp điện áp.

— Nemo157

Có một mặt phẳng năng lượng ở trên cùng và mặt đất ở phía dưới sẽ khó có thể có bất kỳ điện dung nào.

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

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

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

Tụ điện tách rời sẽ cung cấp cho bạn nhiều hơn nữa. Ngoài ra, việc tách riêng đúng cách không quan trọng cho dù bạn sử dụng đất hay năng lượng để đổ đồng; Đối với HF họ nên giống nhau. Thông thường mặt đất được chọn vì lưới đó sẽ có nhiều kết nối nhất, và sẽ dễ dàng hơn để kết nối các loại đồng bị cô lập khác nhau ở đầu với đồng đổ ở phía bên kia.

— stevenvh
nguồn

Có, nhưng 400 pF đó có thể khá đáng kể ở các tần số cao nhất cần được tách rời - ví dụ, trở kháng 4 ohms ở 100 MHz - và điện dung này có điện trở và dòng điện cảm ít nhất liên quan đến nó. Rất quan trọng trong các thiết kế tốc độ rất cao, nhưng nếu bạn đang thực hiện loại công việc đó, thì có lẽ bạn đang sử dụng nhiều hơn hai lớp và ít khoảng cách giữa các mặt phẳng.

— Dave Tweed

@Dave - đã đồng ý, nhưng 400 pF là dành cho PCB chỉ bao gồm các đồng đổ. Định tuyến mặc dù nó sẽ làm giảm đáng kể diện tích và các kết nối giữa các đảo cũng sẽ có độ tự cảm. Đối với HF, tôi sẽ sử dụng 4 lớp và sử dụng các lớp bên trong cho các mặt phẳng đất và điện. Khoảng cách sẽ thấp hơn = điện dung cao hơn và sẽ không có nhiều cắt giảm mặc dù chúng.

— stevenvh

Vì vậy, điện dung là không đáng kể, ít nhất là đối với PCB 2 lớp, ngoài việc có nhiều kết nối mặt đất, thực sự không có lý do chính đáng nào cho việc sử dụng đổ đất trên lớp trên cùng? chính xác ?

— mux

@mux - Không thực sự: bạn muốn cắt càng ít càng tốt qua mặt phẳng mặt đất lớp dưới cùng, có nghĩa là tất cả các định tuyến trên lớp trên cùng sẽ để lại quá ít mặt phẳng mặt đất ở đó. OTOH, đặt một đồng đổ vào đó sẽ không bị tổn thương, và nếu đó cũng là mặt đất, bạn có thể kết nối các đảo bị cô lập thông qua vias. Nếu đổ đồng hàng đầu là Vcc kết nối các đảo có thể khó khăn hơn, và có thể có ý nghĩa ít hơn. Nhưng Dave không hoàn toàn đồng ý, tôi sợ :-).

— stevenvh

@DaveTweed Hãy nhớ rằng số 400 pF mà Stevenvh đề cập là dành cho toàn bộ PCB 160x100mm. Tôi hy vọng rằng các đường dẫn trả lại tần số cao cho bất kỳ tín hiệu cụ thể nào không thực sự "đi qua" toàn bộ PCB và vì vậy bạn không thể thực sự được hưởng lợi từ toàn bộ 400 pF.