Estoy diseñando un PCB que controla 4 motores (400mA pico) con puentes H, un Bill-Validator (usando UART para comunicación) y maneja 4 LEDs usando 12V dc.
En mi potencia de 5V tengo un microcontrolador, señal analógica de 4 sensores de corriente (para los motores). Tengo 1 UART RS-232 (9600 baudios), 1 UART TTL (9600 baudios), 2 I2C (100 kHz), 8 E/S de uso libre (solo con pull-ups), y 8 entradas con pull-ups y bypass para interruptores.
Acabo de decidir usar una PCB de 4 capas usando la siguiente acumulación:
Los componentes se encuentran solo en la capa superior.
Sin embargo, no estoy seguro sobre el plano POWER y cómo puedo diseñar las señales, así que tengo algunas preguntas:
¿Debo usar el mismo plano de POTENCIA para 12V y 5V? ¿Cómo puedo dividir el plano de potencia? 12V y 5V provienen de diferentes fuentes de alimentación pero tienen la misma tierra.
¿Cómo puedo separar las señales? ¿Debo usar la capa superior para señales de comunicación y señales analógicas, y usar la capa inferior para entradas, señales de E/S y señales de puente H? No sé cómo puedo separar las señales en 2 capas.
Primero, las señales
No tiene mucho sentido intentar segregar las señales asignándoles capas según su tipo. El hecho de tener dos capas para las señales te permite realizar cruces. Si tiene muchas señales digitales, por ejemplo, necesita dos capas para enrutarlas de manera eficiente. Por lo tanto, use ambas capas de señal para todo tipo de señales.
Sin embargo, lo que tiene sentido es separar el circuito en bloques de diferente tipo (alta potencia, digital, analógico, ...) y ponerlos en diferentes áreas de la placa de circuito impreso, para minimizar las interferencias entre bloques sensibles (por ejemplo, poner circuitos sensibles al ruido). señales analógicas lejos de los reguladores de conmutación, ...). Elija también las ubicaciones de todos estos bloques para minimizar las longitudes de seguimiento entre bloques.
Ahora, los aviones de poder
Ya sea que use la misma capa para 5V y 12V (con un plano dividido), o use una de las capas de señal para tenerlas en diferentes capas, no es tan importante. Sin embargo, hay una gran regla a seguir: evite las señales que cruzan un plano dividido (especialmente las señales de alta velocidad): eso crearía EMI no deseadas.
Verifique lo que tiene sentido en su caso específico: si los 12V se usan solo en partes del circuito que no usan 5V, use un plano dividido. Si los 12 V se usan solo en unos pocos nodos, pero en partes del circuito que también usan 5 V de manera extensiva, use todo el plano de potencia para los 5 V y dirija las trazas de 12 V adicionales requeridas en una capa de señal (ni siquiera necesita usar un avión, en realidad).
Lo único es que, si usa toda la capa de potencia como un plano de 5V y tiene una gran parte de la capa de señal encima con un plano adicional de 12V, habrá capacitancia entre ellos. Entonces, si hay ruido en uno de los suministros, es posible que se acople en el otro. Así que tal vez evitar eso.
Mi sensación
Su diseño no parece ser muy sensible. No veo señales de muy alta velocidad, no mencionaste cambiar los reguladores, ... Entonces, en realidad, cualquier cosa servirá. Simplemente siga sus instintos y su lógica para tomar decisiones (minimice la longitud de los trazos, organice los bloques de manera eficiente, ...), y estará bien. Y probablemente Roger Rowland tenga razón en su comentario: dos capas seguramente serían suficientes. Usted sugirió que 4 capas permiten una "mejor conexión a tierra", pero no tiene sentido hacer que la conexión a tierra sea "mejor" (lo que sea que eso signifique) de lo requerido, especialmente si cuesta 4 veces el precio. El diseño cuidadoso con la cuadrícula de los planos en las dos capas seguramente proporcionaría un terreno lo suficientemente bueno en su caso.
Aquí hay un documento de TI que da buenos consejos (y en particular las explicaciones de rejillas de tierra en el capítulo 2.2.3).
Rogelio Rowland
mateo soares
Rdo