Каковы преимущества наличия двух заливок?


38

Я видел много двухслойных печатных плат, у которых есть грунт как на верхнем, так и на нижнем слоях, мне было интересно, зачем это делать? и не лучше ли использовать верхний слой для питания и сигналов и нижний слой для земли, чтобы упростить маршрутизацию, а также воспользоваться емкостью между плоскостями?


Это не так уж много, но я бы предложил, что причина, по которой большинство людей делают это, просто потому, что они думают, что это хорошо, что в противном случае это пустая трата места и т. Д. Вы можете освободить соединения с землей, если есть хотя бы один через подключение к нижней плоскости заземления или, если верхний слой может ударить площадку для сквозного штифта, который оказывается заземленным. ... или, как сказал Олин ... религия закрепилась. :)
Тоби Лоуренс

да, я также не мог придумать вескую причину для этого, если это была плоскость питания, то, возможно, емкость, но что хорошего в паре заземляющих слоев? особенно из-за того, что верхняя часть, скорее всего, будет плохо нарезана, все компоненты находятся сверху, поэтому я подумал, что я спрошу :)
mux

2
Одна хорошая причина для плоскостей с обеих сторон состоит в том, чтобы поддерживать количество меди на каждой стороне печатной платы примерно равным. Если одна сторона содержит намного больше меди, чем другая, печатная плата будет более склонна к деформации. Это одна из причин, почему многослойные печатные платы часто симметричны по своему расположению слоев. Однако точный риск коробления мне не ясен, но у меня были комментарии от компаний, занимающихся печатными платами, когда я не сделал это совершенно правильно.

В дополнение к тому, что сказал Дэвид, магазин по продаже туров любит иметь максимальное количество меди на каждом слое, потому что это сводит к минимуму скорость использования травителя. Если ваши объемы не слишком высоки, вам, как дизайнеру, не имеет смысла беспокоиться об этом.
Фотон

Ответы:


51

Хорошая планировка и обоснование, кажется, плохо понимаются, поэтому религия находит точку опоры. Вы правы, на самом деле очень мало причин использовать верх и низ двухслойной доски для грунта.

То, что я обычно делаю для двухслойных плат, - это размещение как можно большего количества межсоединений на верхнем слое. Это где контакты частей уже в любом случае, так что логический уровень для их подключения. К сожалению, вы обычно не можете направить все на один слой. В этом вам помогут внимание и внимательное отношение к размещению деталей, но в общем случае все невозможно направить в одну плоскость. Затем я использую нижнюю плоскость для коротких «перемычек» только тогда, когда это необходимо для работы маршрутизации. Нижняя плоскость в противном случае заземлена

Хитрость заключается в том, чтобы эти перемычки на нижнем слое были короткими и не прилегали друг к другу. Метрика того, насколько хорошо осталось заземление, является максимальным линейным размером отверстия, а не количеством отверстий. Куча коротких 200-миллиметровых следов, разбросанных вокруг, не помешает наземному самолету выполнять свою работу. Тем не менее, одно и то же количество 200-миллиметровых следов, сгруппированных вместе, чтобы образовать один островок на дюйм, является гораздо большим нарушением. По сути, вы хотите, чтобы земля обтекала все мелкие разрушения.

Установите максимальную стоимость автоматического маршрутизатора для нижнего уровня и не штрафуйте ее слишком много за переходы. Это автоматически поместит большинство межсоединений на верхний слой. К сожалению, алгоритмы авто-роутера, которые я видел, не могут быть изменены, чтобы не сбивать перемычки. В Eagle, например, есть параметр объятия . Даже если вы выключите это, вы все равно получите комковую перемычку. Позвольте авто маршрутизатору выполнить всю работу, а потом вы все почистите. Иногда вы можете заметить случай, когда небольшая перестановка может полностью устранить перемычку. Большая часть вашего времени, однако, будет потрачена на то, чтобы разбить джамперы, чтобы они не образовывали больших островков.

Что касается силовых самолетов, это в основном глупая религия. Направляйте питание точно так же, как и любой другой сигнал, хотя в этом случае вы должны учитывать падение напряжения из-за сопротивления трассировки, так как трассировки мощности предположительно обрабатывают значительный ток. К счастью, даже следы меди в 1 унцию на печатной плате имеют довольно низкое сопротивление. Вы можете сделать следы мощности 20 мил или что угодно вместо 8 мил для следов сигнала. В любом случае, дело в том, что сопротивление постоянному току имеет значение, но обычно это не большая проблема, если у вас нет сильноточного дизайна.

Сопротивление переменному току не так уж важно, чего, похоже, не получают религиозные люди. Это связано с тем, что в каждой точке использования подача мощности локально обходится заземляющей плоскости. Если у вас хорошая заземляющая плоскость, вам не нужны отдельные силовые плоскости для большинства обычных конструкций, просто хороший обход в каждом силовом кабеле каждой детали. Заглушка байпаса подключается непосредственно между выводами питания и заземления, затем имеется прямой переход справа на вывод заземления для подключения к плоскости заземления в нижнем слое.

Ток высокочастотного контура питания детали должен выходить через вывод питания, через крышку байпаса и обратно на вывод заземления, не проходя через плоскость заземления. Это означает, что вы не используете отдельный проход для заземления крышки байпаса. Подсоедините его непосредственно к заземляющему контакту на верхней стороне, затем подключите эту сеть к заземляющей шине через проход в одной точке. Этот метод очень поможет с РЧ-излучением и чистотой в целом.


1
Это отличный ответ, спасибо, сэр, поэтому, если я правильно понимаю, особенно из последнего абзаца, мне вообще не следует использовать заливку на верхний слой, верно? это бесполезно ? Кроме того, я должен использовать короткие перемычки на нижнем слое, даже если это означает, что некоторые сигналы не будут идти по наиболее прямому маршруту?
мю

1
@ Mux: да для большинства случаев. Исключением являются специальные высокоскоростные сигналы, сигналы, которые должны контролироваться импедансом, сигналы, которые должны согласовываться с задержкой, и т. Д. Однако вы обычно не найдете их на двухслойной плате. Они обычно подразумевают другие расходы, такие как переход на 4 или более слоев - это незначительные дополнительные расходы.
Олин Латроп

@OlinLathrop Я действительно не понимаю. Да, развязывающие колпачки уже дают очень низкий импеданс. Допустим, мы пренебрегаем всеми индуктивностями всех следов. Тогда мы ушли только с внезапными текущими требованиями со стороны (скажем, IC). ОК, разделительная крышка даст это. Но как и где эта разделительная крышка будет заряжаться для следующего внезапного текущего спроса? Будет ли время для перезарядки? Я действительно смущен.
Абдулла Кахраман

1
@Nick: Не имеет большого значения, где именно заземление проходит вдоль пути от заземляющего контакта до заземляющей стороны разъединительной крышки, так как этот путь в любом случае должен быть коротким. Важным моментом является то, что петля существует без заземления. Это удерживает высокочастотные петлевые токи от плоскости заземления, которая в противном случае была бы соединительной антенной с центральным питанием. Я более подробно остановлюсь на electronics.stackexchange.com/a/15143/4512 .
Олин Латроп

2
@abdullahkahraman: Вот где может быть несколько заглавных букв: маленькая, которая может обрабатывать более высокие частоты шипов, и большая, которая может обрабатывать более низкие частоты. Находясь рядом с большим, он также может перезаряжать маленький быстрее, чем он может быть от источника питания.
Nemo157

9

Наличие силовой плоскости сверху и заземления снизу вряд ли даст какую-либо емкость.

Сзнак равноКε0A/d

ε0Ad×

Сзнак равно4.58,85пF/м0,016м2/0,0016мзнак равно400пF

Разделительные конденсаторы дадут вам гораздо больше. Кроме того, при правильной развязке не имеет значения, используете ли вы землю или энергию для заливки меди; для ВЧ они должны быть одинаковыми. Обычно заземление выбирается потому, что эта сеть будет иметь наибольшее количество соединений, и будет проще соединить различные изолированные медные разливы сверху с медными разливами на другой стороне.


2
Да, но эти 400 пФ могут быть довольно значительными на самых высоких частотах, которые необходимо разделить - например, импеданс 4 Ом при 100 МГц - и эта емкость имеет наименьшее количество последовательного сопротивления и индуктивности, связанных с ним. Это очень важно для очень высокоскоростных конструкций, но если вы выполняете такую ​​работу, то, вероятно, вы используете более двух слоев и меньшее расстояние между плоскостями.
Дэйв Твид

@ Дэйв - согласен, но 400 пФ предназначены для печатной платы, состоящей только из меди. Маршрутизация, хотя это значительно уменьшит площадь, и связи между островами также будут иметь свою индуктивность. Для ВЧ я бы выбрал 4-слойный и использовал внутренние слои для земли и силовых плоскостей. Расстояние будет меньше = более высокая емкость, и их будет не так много.
Стивенвх

таким образом, емкость незначительна, по крайней мере, для двухслойной печатной платы, так что кроме того, чтобы иметь много заземляющих соединений, действительно нет веской причины для использования заземления на верхнем слое? правильный ?
mux

@ Mux - Не совсем: вы хотите вырезать как можно меньше сквозь плоскость заземления нижнего слоя, что означает, что все маршруты на верхнем слое оставят там слишком мало заземляющей плоскости. OTOH, размещение медной заливки там не повредит, и если это также основание, Вы можете соединить изолированные острова через переходные отверстия. Если в верхнюю медную заливку входит Vcc, соединить острова может быть более сложно, и может иметь меньше смысла. Боюсь, Дейв не совсем согласен :-).
Стивенвх

@DaveTweed Имейте в виду, что число 400 пФ, которое упоминает Стивенвх, относится ко всей печатной плате 160x100 мм. Я хотел бы надеяться, что высокочастотные обратные пути для любого данного сигнала на самом деле не «проходят» через всю печатную плату, и поэтому вы не сможете извлечь выгоду из всех 400 пФ.
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.