Necesita recomendaciones en tablero de 4 capas

He buscado la respuesta a esta pregunta, así que solo haré las nuevas preguntas.

Estoy diseñando una placa de PC que necesita circuitos que lleven 2 amperios y algunos que son circuitos de microcontrolador (microamperios) de muy baja potencia.

Quiero usar una placa de circuito de 4 capas. La casa de tableros que quiero usar suministra tableros con 1 onza de cobre en las capas superior e inferior y 1/2 onza de cobre en las capas internas.

Mi placa tiene muchos componentes de montaje en superficie y una pequeña cantidad de componentes de orificio pasante.

Hay convertidores reductores y elevadores de CC-CC en la placa, que operan alrededor de 1 - 2 Mhz (usando inductores blindados). Hay un microcontrolador que ejecuta un cristal de 20 MHz, así como un cristal de 32,768 khz y un conector USB. Eso es lo más rápido que llega mi circuito.

Estoy montando mi placa en una caja de aluminio fundido con conexión a tierra para evitar el ruido.

Veo muchos textos que me recomiendan usar mi capa superior para buses de energía y la capa inferior para tierra. Dicen que use las dos capas internas para el enrutamiento de la señal y las necesidades de baja corriente.

Supongo que eso también proporciona algo de supresión de ruido para los circuitos más rápidos en las capas internas.

Debido a que mi placa y componentes son bastante densos (más de 1000 pines en DipTrace en una placa de 4 x 3 pulgadas) y debido a que en su mayoría son componentes de montaje en superficie, mi pregunta es que me resulta más fácil (y mi plan) enrutar señales pequeñas rastros en la capa superior, rastros de señal de alta velocidad en la tercera capa (desde la parte superior), y use la segunda capa para energía y la inferior para tierra. No tengo circuitos de tierra de alta corriente. Todos los circuitos de alta corriente que tengo son circuitos de potencia.

¿Está haciendo esto bien o me encontraré con trampas (como la necesidad de asegurarme de que las pistas en los circuitos de alimentación tengan el doble de ancho debido al cobre de 1/2 oz)?

¿Y sería más inteligente usar la segunda capa para tierra y la parte inferior (cobre de 1 onza) para energía? No creo que necesite que el blindaje del suelo esté en la parte inferior, ya que toda mi placa irá al recinto metálico que también estará conectado a tierra.

No estoy seguro de dónde obtuviste estas recomendaciones. Pueden ser buenos para tableros de 8-10-12 capas con vías enterradas/ciegas, pero no para 4 capas. La configuración típica de 4 capas es usar la capa superior para señalización de alta velocidad (sin vías de componente a componente), la 2.ª capa como terreno completo, la 3.ª capa para planos de potencia dividida y la inferior para cualquier otra cosa.
Aparte rápido: ¿Tiene "circuitos de alimentación de alta corriente", pero "no hay circuitos de tierra de alta corriente"? Entonces, ¿sus altos rendimientos actuales son independientes del suelo?
Sí, los retornos de alta corriente son independientes de tierra. Utilizan controladores de estilo MOSFET de lado alto.
@ndim Por ejemplo, los conmutadores de alimentación tienen bucles locales de alta corriente, por lo que es recomendable enrutar estos bucles localmente aislados de la tierra común y conectar la tierra local del diseño del conmutador a través de una o dos vías. Sin embargo, no estoy seguro de qué significa la marca b debajo de los interruptores del lado alto y sin tierra de retorno.
los conmutadores en este caso solo cargan un supercondensador, y otro proporciona energía para aproximadamente 10 circuitos integrados, un microcontrolador, etc. Los circuitos de mayor potencia se mantienen alejados y son solo interruptores de lado alto que conmutan un suministro de +12v a alrededor de 10a total en 8 o 9 pines separados para salir a las lámparas incandescentes que están conectadas a tierra fuera de mi placa de circuito. Entonces, este 10a no fluye a través de los planos de tierra de mi circuito.

Respuestas (2)

Te odiarás a ti mismo cuando se trata de levantar la placa si tienes todas las cosas importantes en una capa enterrada, hace que tanto el sondeo como la adición de cables de cucaracha sean mucho más difíciles de lo que debería ser.

La acumulación estándar para 4 capas con la que casi todo el mundo va es señales en las capas externas, tierra en L2 y potencia (y posiblemente señales no críticas en L3), tenga en cuenta que las cosas rápidas luego terminan en L1 con el silicio (Por lo tanto, no hay vías en redes de alta velocidad), no puede enrutarlo en L4 a menos que pueda organizar un plano de referencia local debajo de ese trozo de tablero en L3 más las costuras adecuadas.

Me gustaría señalar que los planos de referencia no necesitan estar conectados a tierra, un plano de potencia bien desacoplado es igual de bueno, pero recuerde obtener el desacoplamiento donde la señal cambia de plano de referencia.

Las capas de señal enterradas tienen sentido una vez que llegas a unas 8 capas, pero ¿en 4 capas? Un comentario que haría es que el espaciamiento más delgado de capa a capa entre el suelo y la capa de alta velocidad (cualquiera que sea) es una gran victoria tanto desde una perspectiva de EMC como de SI (también hace que sus trazas de impedancia controladas sean más delgadas), descubra lo que su pensión puede hacer aquí.

He hecho algunos tableros de 4 capas en el pasado y, por experiencia, nunca dejaría rastros en las capas internas. Mantendría la capa superior para los rastros de señal y tal vez los rastros de energía si tiene suficiente espacio para ellos. La segunda capa debe ser su plano de tierra o potencia dividida. La tercera capa es el plano de potencia dividida o tierra. Y la cuarta capa debe ser para trazos de salto (vias) y pocos componentes si no tienes espacio.

Aquí hay una imagen de la acumulación que normalmente vería:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Con esto en mente, también hay algunas cosas más a considerar. Por ejemplo, nunca debe colocar un rastro de señal para cerrar o debajo de su oscilador, ya que puede afectar la integridad de la señal. También observe cuántas vías necesitaría si desea saltar capas para trazas de alta potencia. Solo un par de cosas a considerar junto con el resto de la comprobación de reglas de diseño.