Optimización del diseño de PCB con respecto a VCC y GND

Tengo dos preguntas sobre el enrutamiento de energía y tierra.

  1. Con respecto a la energía, ¿es generalmente mejor inundar los planos de cobre y tener una vía por pin/pad que se conecta directamente al plano inferior, o es mejor ramificarse desde una vía con una topología en estrella? Disculpe el diseño descuidado, pero vea las imágenes a continuación donde tengo tres condensadores de derivación y una sola vía en la imagen inferior en comparación con las vías individuales para cada almohadilla que se conecta a un vertido en la parte superior.

  2. En segundo lugar, con respecto al suelo, estaba viendo algunos diseños de placa basados ​​en chips de RF que inundaban todos los espacios vacíos con GND en las capas superior e inferior. ¿Cuál es el propósito/beneficio de esto? ¿Bienes raíces libres para que el posible ruido se acople?

Una vía por

Diseño de estrella

Estoy interesado en ver una buena respuesta a esto también. Puedo decirle que tener distancias de "bucle" más pequeñas es mejor para EMI, por lo que, en teoría, tener múltiples almohadillas para cada tapa de derivación crearía bucles más cortos en lugar de tener solo una vía en el extremo inferior de la pista que los alimenta.
Directo al avión. El avión tiene una impedancia más baja que cualquier rastro, por lo que desea que la corriente complete la mayor parte de su viaje posible en el lugar de algún rastro.
Además, debe mover su segunda pregunta a una nueva pregunta.
@JYelton sí, esto parece ser la sabiduría común. Me desconcertaron algunos diseños profesionales que he estado inspeccionando en editores de PCB últimamente que parecen ir en contra de esto. Supongo que los profesionales saben cuándo romper las reglas :)
@ jm567 ¿Tiene ejemplos de tales diseños? También me gustaría ver estas excepciones (a veces también son diseños más antiguos de menor velocidad basados ​​en reglas de diseño antiguas)

Respuestas (3)

En mi opinión, ninguno de esos 2 diseños está limpio.

  1. Cree una forma/polígono +5V_FUSE en la capa superior
  2. Conecte la forma usando una (o más vías, si prevé que la corriente sea >1A) en el lado norte del capacitor norte a la traza L3 +5V_FUSE
  3. Conecte la forma +5V_FUSE a todos los condensadores y almohadillas, ya sea "capturándolos" con la forma o ejecutando trazas desde la almohadilla hasta la forma

Esto crea una distribución ordenada de energía para su chip, los capacitores actúan como tanques para transitorios de corriente de alta velocidad con poco o ningún parásito para las almohadillas del chip. Tener las vías más alejadas del chip simplemente crea una ruta de alimentación en cortocircuito en su caso.

Voy a responder a su segunda pregunta con otra pregunta. ¿Tienes capa(s) con mucho cobre y otras con poca cantidad?

Si es así, debe saber que el equilibrio de cobre entre capas es muy importante en los tableros de producción de alto volumen para evitar que los tableros se deformen durante las fases de calentamiento/enfriamiento de la fabricación. El cobre desequilibrado crea disparidad en la expansión y relajación del cobre. Se recomienda verter una forma de tierra en todas las capas, acompañada de muchas vías de tierra.

También ayuda mucho con la reducción de EMI, como mencionaron otros. siempre que tenga muchas vías de tierra en toda su placa y no se pierda una isla aislada de cobre.

Gracias por tu opinión sobre esto. El polígono en L1 + vía al plano de potencia en L3 definitivamente tiene más sentido desde una perspectiva de distribución de potencia que darle a cada pad/pin individual el suyo propio. Sin embargo, cuando tiene un montón de componentes pasivos/activos dispares agrupados, sospecho que necesitarían sus propias vías conectadas directamente al plano de potencia en ese caso. Supongo que es cuestión de saber cuándo aplicar qué diseño en ese caso.
No necesariamente, priorice las conexiones de las almohadillas del chip a las tapas de desacoplamiento, luego preocúpese por cómo se conectan las tapas de desacoplamiento a la forma/traza de suministro principal.
  1. La topología en estrella evitará la formación de bucles que captan señales no deseadas.

Use vías grandes, con suficiente anillo de cobre o una lágrima para que un taladro de vía desalineado no reduzca demasiado la ruta actual

Si tiene espacio para múltiples vías grandes, entonces es preferible pegarse al plano desde cada punto. También puede usar varias vías para reducir la resistencia acumulativa de las vías.

  1. Los planos GND de cobre proporcionan una ruta de baja impedancia para la corriente, reducen el efecto de los bucles GND y brindan blindaje EMC.
Gracias por tu respuesta, Ralph. Sé que los planos GND proporcionan rutas Z bajas para la corriente, pero mi pregunta se refería al relleno de todas las áreas no utilizadas en las capas de señal con vertido de cobre. Por ejemplo, estoy acostumbrado a ver GND solo en la capa 2 de placas de 4 capas, pero a veces veo que algunos diseños llenan lo que queda de la capa 1 y 4 con GND después de que terminan de enrutar las señales.
Los diseñadores de la vieja escuela dejarían áreas de cobre aisladas para que los productos químicos de fabricación duren más. Algunos hacen una escotilla de cobre para que los productos químicos de fabricación tengan la misma cantidad de cobre disuelto, el SW puede crear la escotilla automáticamente dependiendo de otro diseño. Algunos pueden dejar derrames extra de cobre para que la vista en CAD no se abarrote, si creen que un vertido es suficiente. O podría ser más fácil revisar las rutas de GND si solo tiene un vertido.

Si puede controlar la distancia entre el plano de potencia y el plano de tierra, eso es ideal.

Si está hablando de llenar áreas no utilizadas en aviones de señales, creo que es una mala idea. Su casa de juntas probablemente recomendará esto, pero puede tener consecuencias no deseadas. Puede acoplar señales en la dirección Z, así como en x, y.

Sin embargo, llenar el espacio vacío con tierra puede protegerlo de señales y campos en la dirección z.

"Si está hablando de llenar áreas no utilizadas en los aviones de señales, creo que es una mala idea". Esto simplemente no es cierto. Se recomienda que todas las capas tengan la misma cobertura de cobre para evitar que la placa se deforme durante las fases de calentamiento/enfriamiento de la fabricación, ya que el cobre desequilibrado crea disparidad en la expansión y relajación del cobre. Se recomienda verter una forma de tierra en todas las capas, acompañada de muchas vías de tierra.
Además, si conecta el relleno de cobre a GND o a los planos de alimentación de manera adecuada (generalmente GND), el relleno puede actuar como pseudoplanos para las capas adyacentes. Hay algunos diseños de PCB con capas limitadas donde se ha hecho esto, lo que salvó el diseño en las pruebas de EMI porque el diseño original no tenía suficientes capas planas dedicadas.
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