Друковані плати та проектування електроживлення

Зараз я розробив декілька друкованих плат, але ніколи не замислювався над належними методами. Вони були невеликими дошками, і більша частина акцентів робилася саме для того, щоб переконатися, що все, що потрібно для підключення, було пов'язане.

Тепер я хочу серйозніше зайнятися виготовленням добре розроблених дощок. Я неодноразово розробляв і переробляв свій поточний проект, намагаючись придумати гарний макет.

Цей проект базується на ATCMega256 mCU, що працює на 16 МГц, близько 60 компонентів і 7 або 8 - це ІС.

Для мого наступного перепроектування я планую дати "Манхеттенському маршруту" хоч хоча б спробувати і допомогти з божевільними слідами, що йдуть в будь-який бік - але це трохи поза темою.

Проблема, яку я, мабуть, стикаюсь із найбільше - це розуміння відповідного методу роботи енергії для кожного ІМС. Як правило, я просто маргаритками їх ланцюжок, але це, як кажуть, є поганою практикою.

Ось мої питання, що стосуються живлення

1. Я чув про "Конфігурацію зірки", де всі зв'язки ІС безпосередньо в регуляторі, але не бачив прикладу реального життя, тому я не впевнений, як це зробити у своїх проектах. Це звучить як безлад слідів, що сходять з одного майданчика в моїй свідомості. Чи можете ви розмістити приклад добре розробленої конфігурації зірки?

2. Які б були переваги та недоліки використання зіркової конфігурації на відміну від силової площини, крім того, що очевидна потужність знаходиться скрізь із площиною.

3. Коли це нормально чи не добре використовувати площину для VCC, спеціально для двошарової дошки, як я чув, що це не так часто на двошаровій дошці?

4. Якщо я не повинен використовувати силову площину, що краще у випадку слідів, які потребують перетину один одного: використання via's для GPIO або via's для живлення?

5. Якщо нормально використовувати силову площину на двошаровій дошці, чи повинен VCC знаходитися на верхньому або нижньому шарі, очевидно, у мене також буде земляна площина.

Я знаю, що на ці питання немає відповіді "виграш / виграш", тому що кожен проект буде різним і потребує різного планування, але я думаю, що основна концепція, що стоїть за ним, повинна бути дещо універсальною, яку слідкують люди. Ви повинні знати правила, перш ніж можете їх порушити.

Я також усвідомлюю, що ці питання можуть вийти за рамки онлайн-дискусії, але я шукаю більш загальні відповіді, які можуть допомогти підштовхнути мене в правильному напрямку.

Я рекомендую ознайомитись із керівництвом щодо дизайну друкованої плати для зменшення ІМС від Texas Instruments.

Хоча вона зосереджена на зменшенні ІМС, вона пропонує поради або відповіді на всі ваші запитання, окрім "Маршруту на Манхеттені".

У розділі 2.1 (приблизно 12 сторінок) йдеться про землю та потужність. Вона включає ці корисні розділи:

2.1.7 Потужність площини та недоліки для чотиришарових плат
2.2.1 Одноточкова та багатоточкова розподіл
2.2.2 Розподіл зірок
2.2.3 Решітка для створення площин

Він показує, як наблизитися до 4-шарових характеристик PCB EMI за допомогою двошарової плати. Частина скорочення EMI полягає у забезпеченні належної потужності та наземної маршрутизації та роз'єднання.

Це не суворо відповідь - я не знаю, чи дійсно є остаточна відповідь чи просто думка людей. Хоча коментар занадто довгий, тому мене позов.

Як я вже сказав, це насправді не відповідь, це просто те, як я роблю свою компоновку та маршрутизацію - я не знаю, наскільки це "правильно" чи як "правильно", але це працює для мене ™.

Маршрут на Манхеттені, хоча і приємно, не завжди є відповіддю. Я використовую такий собі гібридний Манхеттен - багато часу це вгору / вниз і вліво / вправо, але не завжди - це залежить від конкретної ситуації. Я розміщую через зменшення в напрямку сліду - якщо я можу зробити трохи вгору / вниз на лівій / правій площині і усунути необхідність у двох віасах, то я зроблю.

Щодо потужності - я схильний використовувати петлі та напівзірки. Подумайте про це як про зірку з петлями на кінці. Особливо, коли один чіп має, можливо, 5 або 6 штифтів живлення, слід потужності мікросхеми утворюватиме петлю навколо всіх штифтів і повертається до початку. Те саме з групами фішок. Вони не завжди повертаються назад до ланцюга регулятора / живлення, але вони повертаються до сліду "магістралі" нижнього опору, який потім повертається до регулятора.

ВІАС на владу чи IO? Ну, це залежить і від потужності, і від IO. Vias вводять підвищену індуктивність і опір. Занадто велика кількість енергетичних потужностей може призвести до падіння надлишкової напруги або зменшити можливість керування струмом. Занадто багато віясів на IO може зменшити максимальну тактову частоту та швидкість передачі даних, з якою ви можете працювати, а також збільшити викиди EMI. Взагалі, хоча я, як правило, віддаю перевагу мінімальним обмеженням потужностей. З цією метою я зазвичай викладаю сліди влади спочатку перед усім.

Якщо у вас повинна бути силова площина на двошаровій дошці (я ніколи не роблю - наземні літаки, так, але не силові літаки), я вважаю, що найкраще мати її на вершині. Головним чином, тому, що площина заземлення, яка потім знаходилася б у нижній частині, зазвичай прилягала б до шасі - і якщо це метал і заземлено, то земля знаходиться поруч із землею і не може спричинити жодних неприємних шортів. Потужність поруч із землею може спричинити шорти.