He diseñado algunos PCB ahora, pero nunca pensé mucho en las buenas prácticas. Eran tableros pequeños y la mayor parte del énfasis se puso en asegurarse de que todo lo que necesitaba estar conectado estuviera conectado.
Ahora quiero ponerme más serio en hacer tableros bien diseñados. He diseñado y rediseñado mi proyecto actual varias veces tratando de lograr un diseño atractivo.
Este proyecto se basa en el mCU ATXMega256 que se ejecuta en un cristal de 16 MHz, alrededor de 60 componentes en total y 7 u 8 de ellos son circuitos integrados.
Para mi próximo rediseño, planeo probar "Manhattan Routing" para al menos tratar de ayudar con los rastros locos que van en todas direcciones, pero eso está un poco fuera de tema.
El problema con el que más me encuentro es comprender un método apropiado para administrar energía a cada IC. Normalmente, simplemente los conectaría en cadena, pero se dice que es una mala práctica.
Aquí están mis preguntas relacionadas con el poder de alimentación.
He oído hablar de la "Configuración en estrella", donde todos los circuitos integrados se vinculan directamente con el regulador, pero no he visto un ejemplo real de eso, así que no estoy seguro de cómo diseñar eso en mis proyectos. Suena como un lío de rastros saliendo de una libreta en mi mente. ¿Puede publicar un ejemplo de una configuración en estrella bien diseñada?
¿Cuáles serían algunas de las ventajas y desventajas de usar la configuración de estrella en lugar de un avión de poder, aparte de lo obvio de que el poder está en todas partes con un avión?
¿Cuándo está bien o no usar un plano para VCC, específicamente para una placa de 2 capas, ya que he oído que no es tan común en una placa de 2 capas?
Si no debo usar un plano de energía, ¿qué es mejor en el caso de que las huellas deban cruzarse entre sí: usar vías para GPIO o vías para energía?
Si está bien usar un plano de potencia en una placa de 2 capas, si VCC está en la capa superior o inferior, obviamente también tendría un plano de tierra.
Sé que no hay una respuesta de ganar/ganar a estas preguntas porque cada proyecto será diferente y requerirá una planificación diferente, pero creo que el concepto básico detrás de él debería ser algo universal que la gente siga. Tienes que conocer las reglas antes de poder romperlas.
También me doy cuenta de que estas preguntas pueden estar más allá del alcance de la discusión en línea, pero estoy buscando respuestas más generales que puedan ayudarme a avanzar en la dirección correcta.
Recomiendo consultar las Directrices de diseño de PCB para reducción de EMI de Texas Instruments.
Si bien se enfoca en reducir EMI, ofrece consejos o respuestas a todas sus preguntas, excepto "Enrutamiento de Manhattan".
La Sección 2.1 (alrededor de 12 páginas) trata sobre Tierra y energía. Incluye estas útiles secciones:
2.1.7 Lo que se debe y no se debe hacer con Power Plane para tableros de cuatro capas
2.2.1 Distribución de un solo punto frente a multipunto
2.2.2 Distribución en estrella
2.2.3 Cuadrícula para crear planos
Muestra cómo acercarse al rendimiento EMI de PCB de 4 capas utilizando una placa de 2 capas. Parte de la reducción de EMI es garantizar que haya una buena potencia y enrutamiento y desacoplamiento a tierra.
Esta no es estrictamente una respuesta; no sé si realmente hay una respuesta definitiva o solo las opiniones de las personas. Sin embargo, es demasiado largo para un comentario, así que demándame.
Como dije, esto no es realmente una respuesta, es solo cómo hago mi diseño y enrutamiento: no sé qué tan "correcto" es o qué tan "adecuado", pero funciona para mí ™.
La ruta de Manhattan, aunque agradable, no siempre es la respuesta. Utilizo una especie de Manhattan híbrido: muchas veces es arriba/abajo e izquierda/derecha, pero no siempre, depende de la situación exacta. Coloco la reducción de vía sobre la dirección del trazo: si puedo hacer un poco hacia arriba/abajo en el plano izquierdo/derecho y eliminar la necesidad de 2 vías, entonces lo haré.
En cuanto al poder, tiendo a usar bucles y semi-estrellas. Piense en ello como una estrella con bucles en el extremo. Especialmente cuando un chip tiene quizás 5 o 6 pines de alimentación, el rastro de alimentación del chip formaría un bucle alrededor de todos los pines y volvería al principio. Lo mismo con los grupos de fichas. No siempre regresan directamente al regulador / circuito de alimentación, pero regresan a un rastro de "troncal" de menor impedancia que luego regresa al regulador.
Vias en el poder o IO? Bueno, depende de la potencia y del IO. Las vías introducen mayor inductancia y resistencia. Demasiadas vías en la energía pueden causar una caída de voltaje excesiva o reducir la capacidad de manejo de corriente. Demasiadas vías en IO pueden reducir las velocidades máximas de reloj y las velocidades de datos con las que puede trabajar, y también aumentar las emisiones de EMI. En general, tiendo a preferir mantener las vías de alimentación al mínimo absoluto. Con ese fin, generalmente expongo los rastros de energía primero antes que cualquier otra cosa.
Si debe tener un plano de potencia en un tablero de 2 capas (yo nunca lo hago, planos de tierra, sí, pero no planos de potencia), creo que es mejor tenerlo en la parte superior. Principalmente porque el plano de tierra, que entonces estaría en la parte inferior, normalmente estaría junto al chasis, y si es de metal y está conectado a tierra, entonces la tierra está junto a la tierra y no puede causar cortocircuitos desagradables. La energía al lado de tierra podría causar cortocircuitos.
JYelton