혼합 신호 PCB, 2 또는 4 레이어?

저는 현재 고객을 위해 혼합 신호 PCB를 설계하고 있으며 신호 무결성에 대해 많은 것을 읽었으며 대부분의 책은 견고한 접지면을 갖는 잡음 저항으로 인해 4 레이어 보드 이상을 권장합니다. 라우팅 감소.

문제의 보드에는 아날로그 섹션에 OP 앰프가있는 16 비트 ADC 2 개와 16 비트 DAC 2 개, 디지털 섹션에 레벨 시프터 및 mosfets가있는 마이크로 컨트롤러, 전원에 2 개의 DC / DC 컨버터 및 LDO 레귤레이터가 있습니다. 부분. 공간은 많은 제약을받지 않지만 아날로그 섹션에서 높은 해상도와 낮은 노이즈를 갖는 것이 중요합니다. 디지털 섹션과 아날로그 섹션의 가장자리 사이에 10MHz 미만에서 작동하는 I2C 및 SPI 버스가 있습니다.

현명한 라우팅이 보드를 2 개의 레이어로 완전히 만들 수 있습니다. 4 계층 보드와 전용 접지면에서 신호 무결성에 큰 차이가 있음을 실제로 알 수 있습니까? 추가 비용이 듭니까? 나는 4쪽으로 기울고 있지만 당신의 의견을 듣고 싶습니다.

미리 감사드립니다.

먼저 내 대답을 명확하게 진술 할 수 있습니다. 4 계층 보드는 더 나은 성능을 제공합니다. 그 차이는 모든 보드에 대해 뚜렷한 것은 아니지만 4 계층 보드를 사용하면 신호, 전력 ​​및 접지를보다 다양한 방식으로 서로 직접 라우팅 할 수 있습니다. 파워 플레인 바로 아래에 접지를 유지하면 근접 배선에 대한 누화를 줄이고 전반적으로 더 나은 라우팅 선택을 허용하여 노이즈를 줄일 수 있습니다. 4 개의 층으로, 단일 지점 접지는 접지 평면을 2 개로 절단하지 않고도 달성 할 수있는 공로입니다. 기본적으로 두 레이어 솔루션에서지면을 가로 질러 절단해야하는 경우 두 점으로 연결된 두 개의지면을 만듭니다. 이로 인해 전류 루프가 발생하여 노이즈가 발생하며 온도 차이, 주변 전자 장치 등으로 인해 악화 될 수 있습니다.이 장치의 사용 사례에 대해서는 잘 모르겠습니다. 그러나 온도, 근처의 EMI 및 작동 주파수가 모두 작동합니다. 이것이 반 고속 설계 인 경우 4 계층은 해당 신호 라인의 무결성을 확실히 저장합니다. 이 중 많은 부분이 ADC에서 필요한 해상도에 달려 있습니다. 16 비트가 정말로 필요하다면 4 레이어 보드에서 5 %의 성능 향상이 그만한 가치가 있다고 말할 수 있습니다.

내가 디자인 가이드 라인을 가져온 훌륭한 참고 문헌은 다음과 같습니다. http://www.ti.com/lit/an/szza009/szza009.pdf

건배

당신은 상단 층에 라우팅의 대부분을하고 하단의 레이어에 주로 고체 접지면 섹션을 가질 수 있다면, 내가 말하고 싶지만 두 개의 레이어 보드는 것을 아마 당신을 위해 작동합니다. 몇 년 동안 내가 만난 정말 멋진 사람들 중 하나 인 Dave Vanhorn은 일상적으로 2 계층 보드에서 고속 고밀도 보드를 수행하며 그의 제품은 모두 문제없이 배기 가스 적합성 테스트를 통과합니다. 그러나 그는 그 예술의 진정한 주인이지만 많은 사람들은 그렇지 않습니다.

어쨌든 보드는 상당히 단순 해 보입니다. 하단 접지면 레이어를 각 회로 블록 (아날로그 및 디지털)에 대한 섹션으로 나누고 리턴 전류가 흐르는 위치를 확인하십시오.

일반적으로 접지면에 작은 흔적이있어 다른 흔적을 교차시켜야합니다. 그러나 이러한 브레이크는 작고 구리로 완전히 둘러싸여있어 상단 트레이스 아래에있는 짧은 트레이스 만 노출합니다.

아날로그 회로에 전원을 공급하는 레귤레이터가 전원 섹션에있는 것 같습니다. 아날로그 섹션으로 이동해야하므로 GND 참조 핀이 아날로그 GND에 있습니다. 이러한 방식으로 출력은 스위처 근처의 잡음이 많은 GND가 아닌 아날로그 GND를 기준으로합니다.

이제 2 대 4 계층 질문의 경우 4 계층을 사용하면 레이아웃을 매우 잘 작성하는 데 어려움이 줄어들어 실수 할 가능성이 줄어 듭니다. 실수가 재 스핀을 의미하는 경우 가능한 재 스핀의 비용과 지연 시간과 4 레이어의 추가 비용을 비교해야합니다.