Plano de señal adicional frente a muchas vías

Tengo un circuito que estoy diseñando actualmente usando un PCB de 4 capas (señal, tierra, potencia, señal). La PCB tiene muchas vías para enrutar las señales alrededor de la placa (hay restricciones de tamaño, lo que significa que no puedo espaciar los circuitos integrados tanto como me gustaría, lo que facilitaría el enrutamiento de las señales sin vías). El circuito es principalmente un sistema de intercomunicación de audio, y la gran mayoría de las señales son de frecuencia de audio. Solo hay un par de circuitos integrados que tienen señales altas (10 MHz) y he podido colocarlos juntos, es decir, reducir la longitud del rastro de la señal.

Mi pregunta es ¿cuándo debería considerar agregar un plano de señal adicional? ¿Hay algún punto en el que sea mejor agregar un plano de señal adicional (por ejemplo, ir a un tablero de 6 capas en lugar de 4) en lugar de usar muchas vías? ¿Hay una frecuencia de operación por encima de la cual es mejor hacer esto?

Editado para agregar imágenes de PCB: Frontal/superior Atrás/abajo

¿Tu tablero está enrutado de forma automática o manual? ¿Puede mostrarnos una imagen de su diseño actual?
El tablero ha sido enrutado a mano, se agregaron imágenes de ambos planos de señales. No he hecho un diseño con 4 capas antes, así que no sé si la cantidad de vías que tengo es excesiva o se ve normal.
Me parece normal. De hecho, en comparación con los tableros que he hecho de complejidad similar, tienes mucho espacio. No es necesario agregar más capas. Solo dedique unas horas más a optimizar su diseño existente. Incluso sin las dos capas superpuestas, veo bastantes vías que podrían eliminarse.

Respuestas (1)

Antes de expandir el tablero a 6 planos, al menos deja de desperdiciar lo que tienes. ¿Qué imagina exactamente que hace por usted un avión de potencia dedicado? Piénselo en lugar de seguir ciegamente la religión de otra persona. Sí, sé que muchos diseños son así, pero sin una razón técnica sólida, es solo una superstición masiva.

Use trazas lo suficientemente amplias para que las fuentes de alimentación admitan la corriente requerida, luego realice una derivación local en cada punto de uso para asegurarse de que la impedancia a altas frecuencias también sea baja. Encamine preferentemente las trazas de alta corriente en la capa inferior, luego en la capa superior, luego en las capas intermedias solo como último recurso. La razón de ello es que las capas exteriores suelen ser más gruesas o se pueden hacer más gruesas con un coste incremental menor.

Aquí hay una buena acumulación de capas:

  1. Principalmente señales, pero también puede tener rastros de energía. Aquí es donde están los pads, por lo que este es el mejor lugar para interconexiones cortas entre partes cercanas. También es un buen lugar para las señales sensibles, ya que están inmediatamente por encima del plano de tierra con todas las demás señales en el otro lado del plano de tierra.

  2. Suelo. Los pines de tierra generales de las partes analógicas deben tener una vía cercana y conectarse inmediatamente a este plano. Eso deja más espacio para enrutar señales en el plano superior y asegura que cada punto de tierra analógico sea una buena tierra.

  3. Tercera opción para señales. Esta capa se usa principalmente para enrutar señales donde la topología requiere más cruces. La primera defensa contra el enrutamiento desordenado es un buen diseño. Pero, incluso después de un buen diseño, a veces necesita otro puente o puente que simplemente no encaja en las otras capas. La razón para usar esto como última opción es porque es más difícil depurar y editar señales que están en capas internas.

    En algunos casos, esta capa es un parche de tierra local para algo que genera corrientes de alta frecuencia desagradables a través de su fuente de alimentación, como muchos chips digitales y su entorno inmediato. Esta tierra local se conecta luego a la tierra maestra exactamente en un lugar .

  4. Capa preferida para alimentaciones de potencia, segunda opción para señales.

¿Qué hace por usted un avión de potencia dedicado?
Siga la pregunta, por favor, Olin: ¿su punto 3 en cursiva significa que si parte de la capa 3 tiene señales y parte tiene un vertido de cobre conectado a tierra, entonces si se usan vías pasantes para atar pines en la capa 1 a tierra (lo que significa que también existen en la capa 3), entonces no deberían estar conectados a este plano de tierra? es decir, dejado sin conexión con el plano de tierra, aparte de una vía, ¿cuál lo hace? ¿O está bien tener todas las vías conectadas a tierra conectadas al plano de tierra de la capa 3? ¿Es esto un 'bucle de tierra' y malo?
@John: si tiene un polígono de tierra local, conecte todos los pines de esa tierra local directamente al polígono. Luego conecte ese polígono al terreno principal en un solo punto. De esa forma, las corrientes de alta frecuencia que corren entre las partes en la tierra local permanecerán fuera de la tierra principal. A menudo coloco el punto de conexión a tierra principal cerca del punto de conexión a la alimentación de esta subsección, luego coloco una tapa de derivación secundaria a través de estos dos puntos. Puede usar 1 uF para tapas de derivación en pines individuales, luego 10 uF para derivación secundaria a través de los puntos de alimentación de energía/tierra.
@dextorb: en algunas aplicaciones de alta corriente puede ser útil, pero principalmente es solo para satisfacer las creencias religiosas de alguien.
@OlinLathrop Hrm, está bien, gracias. He trabajado en algunos diseños que usan un plano de potencia dividido dedicado. ¿Está diciendo que no hay necesidad de esto más que un uso de alta corriente? Supongo que mi creencia religiosa es que el avión da una impedancia más baja y esto ayuda de alguna manera, pero no tengo documentación (Biblia) que respalde esto.
Plano de señal adicional frente a muchas vías
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