PCB со смешанным сигналом, 2 или 4 слоя?

В настоящее время я разрабатываю печатную плату со смешанным сигналом для клиента, и я много читал о целостности сигнала, и большинство книг рекомендуют четырехслойную плату (или более) из-за устойчивости к помехам из-за наличия твердой заземляющей плоскости и уменьшенная маршрутизация.

Рассматриваемая плата имеет два 16-разрядных АЦП и два 16-разрядных ЦАП с операционными усилителями в аналоговой секции, микроконтроллер с некоторыми сдвигами уровня и мощностями в цифровой секции, а также два преобразователя постоянного тока в постоянный ток и регулятор LDO в питании. раздел. Пространство не является ограничением, но важно иметь высокое разрешение и низкий уровень шума в аналоговой секции. Между цифровой секцией и краем аналоговой секции работает шина I2C и SPI, работающая на частоте менее 10 МГц.

Мудрый маршрут, я могу полностью сделать эту доску в 2 слоя. Замечу ли я действительно огромную разницу в целостности сигнала с 4-слойной платой и специальной заземляющей плоскостью? Это стоит дополнительных затрат? Я склоняюсь к 4, но я хотел бы услышать ваше мнение.

Заранее спасибо, ребята.

сначала позвольте мне четко сформулировать свой ответ. Четырехслойная доска даст лучшую производительность. Разница не является абсолютной для всех плат, но четырехслойная плата позволит вам направлять сигнал, питание и землю непосредственно друг на друга различными способами. Удержание земли непосредственно под силовой плоскостью уменьшит перекрестные помехи для линий непосредственной близости и уменьшит шум, позволяя в целом лучший выбор маршрутов. С четырьмя слоями единый точечный грунт является достижимым подвигом, не разрезая при этом плоскость заземления надвое. По сути, если двухслойное решение требует разрезания через плоскость заземления, то вы создаете две плоскости заземления, соединенные двумя точками. Это допускает токовую петлю, вызывающую шум, и это может усугубляться перепадом температур, находящейся поблизости электроникой и т. Д. Я не уверен насчет случая использования этого устройства, но температура, соседние электромагнитные помехи и рабочие частоты будут играть роль. Если это полувысокоскоростная конструкция, то четырехслойный режим обязательно сохранит целостность этих сигнальных линий. Во многом это зависит от того, какое разрешение вам нужно от этих АЦП. Если вам действительно нужно 16 бит, то я бы сказал, что увеличение производительности на 5% по сравнению с четырехслойной платой того стоит.

Отличным справочником, из которого я извлекаю свои рекомендации по дизайну, является ... http://www.ti.com/lit/an/szza009/szza009.pdf

ура

Если вы можете выполнять большую часть маршрутизации на верхнем слое и иметь в основном сплошные участки заземления на нижнем слое, я бы сказал, что двухслойная плата, вероятно, подойдет вам. Дейв Ванхорн, один из действительно замечательных людей, с которыми я встречался на протяжении многих лет, регулярно делает быстрые и высокоплотные плиты на двухслойных платах, и все его продукты без проблем проходят испытания на соответствие нормам выбросов. Но он настоящий мастер этого искусства, а многие нет.

В любом случае, ваша доска выглядит довольно просто. Разбейте нижний слой заземления на секции для каждого блока цепи: аналоговые и цифровые и убедитесь, что вы знаете, куда текут обратные токи.

Обычно нормально иметь небольшие перерывы в плоскости земли, где вам нужно, чтобы один след пересек другой. Но эти разрывы небольшие и полностью заключены в медь, обнажая только короткий след, который проходит под следом верхней стороны.

Кажется, что регулятор питания аналоговых цепей находится в силовой секции, вы должны переместить его в аналоговую секцию, чтобы его опорный вывод GND находился на аналоговом GND. Таким образом, его выход ссылается на аналоговый GND, а не на шумный GND возле коммутаторов.

Теперь, для вашего вопроса 2 против 4 слоев, использование 4 слоев уменьшит сложность создания очень хорошего макета, таким образом, это уменьшит вероятность ошибки. Если ошибка означает респин, тогда вы должны взвесить стоимость и задержки возможного респина против дополнительной стоимости 4 слоев.