2 층 PCB 설계, 스루 홀 기술 및 접지면

오디오 응용 프로그램 (디지털 전자 제품, 아날로그 전용)을위한 PCB 레이아웃을 설계하고 있습니다.

모든 구성 요소는 관통 구멍이며 PCB는 꽤 크며 (약 16cm x 10cm) 2 개의 레이어가 있습니다. 도금 스루 홀은 내가 사용하는 기술로 지원됩니다. 회로에는 이중 공급 장치가 있습니다.

다음 중 라우팅 신호, 전원 공급 장치 트랙 및 접지에 가장 적합한 솔루션은 무엇입니까?

• TOP 레이어 : 접지면; 바닥 층 : 신호 및 공급 라인;
• TOP 레이어 : 신호 및 전원 공급 라인 : BOTTOM 레이어 : 접지면;
• 최상층 : 접지면 및 공급 라인; 바닥 레이어 : 신호;
• TOP 레이어 : 신호; 바닥 층 : 접지면 및 공급 라인;

다른 모든 답변이 문제를 너무 복잡하게 생각합니다. 스루 홀 디자인은 많은 경우 합법적이며 2 레이어 보드도 마찬가지입니다.

이유가없는 한 접지면과 신호 / 전력면을 사용하는 것이 좋습니다. 이 디자인 방법은 시도되었지만 사실이며 사용하지 말아야 할 이유가 없습니다. 어느쪽에 신호를 바르 든 상관 없습니다.

지면에서 점퍼를 만들어야하지만 크게 자르지 않으면 아무런 문제가 없습니다. 페인트로 빠르고 끔찍한 이미지를 만들었습니다.

Neil이 언급했듯이지면 복귀 경로는 중요하므로지면으로 들어갈 때 완성 된 것으로 간주해서는 안됩니다.

내가 권장하는 방법은 언급하지 않은 방법입니다.

일반적으로 공간을 전력, 접지, 신호로 임의로 나누면 슬픔을 줄 것입니다. 왜냐하면 공간을 분할 할 필요도없고 좋은 결과를 얻기에 충분하지 않기 때문입니다.

보드가 '어려운', 혼합 아날로그 / 디지털, 고속 신호, 고전류, SMPS라면 전체 접지면에서 시작하는 것이 좋습니다. 그러나 충분하지 않습니다. 접지면에서도 발에 자신을 쏠 수 있기 때문에 리턴 전류가 흐르는 곳을 알아야합니다.

그리드가있는 맨해튼 레이아웃을 추천합니다.

맨해튼의 가장 큰 장점은 트랙의 경로를 항상 찾을 수 있다는 것입니다. 귀환 경로에서 멀어 지도록 길을 타협하거나 신호를 보내거나 접지면을 잘라내어 트랙을 몰아내어 무결성을 파괴 할 필요가 없습니다.

맨해튼 라우팅은 남북 연결을위한 한 계층과 동서 연결을위한 다른 계층을 포함합니다. 이제 일반적으로 하나의 비아를 사용하여 A에서 B로 갈 수 있으며 트랙을 건너는 방법에 대해 궁금 할 필요가 없습니다.

이제 보드를 배선 할 수있는 체계적인 방법이 있습니다. 한 층에 20mm 정도의 트랙을 기둥에 넣으십시오. 다른 레이어에서는 행에서 동일하게 수행하십시오. 모든 교차로에서 함께 연결하십시오. 이제 모든 전력과 신호를 라우팅하는 데 두 레이어를 모두 사용할 수 있기 때문에 이제는 비행기와 거의 비슷하고 훨씬 더 유용합니다. 접지 트랙을 조금 움직여서 IC를 수용하십시오. 그러나 너무 멀리 떨어지지 마십시오.

Postscript-접지면 대 그리드 접지

Umberto, Scott 및 Olin의 흥미로운 의견이 있습니다. 아래에 내 추론을 문서화하면서 위에 무엇이 있는지 분명히 설명하겠습니다.

나는 이제 은퇴했고, 일생의 멘토링 후반 엔지니어들이 직면 한 가장 큰 문제 중 하나는 접지 판에서 열악한 디자인을하는 것입니다. 그들은지면이 '그 모든 고립 물을 다룰 것'이라고 생각하고 생각을 멈춘다. 결과적으로 민감한 입력을지나 고전류가 흐르고 그렇지 않으면 리턴 전류의 영향을 파악하지 못합니다.

이들 보드를 디버깅 할 수 있도록 접지면을 제거하고 별도의 트랙에서 모든 리턴 전류를 개별 흐름으로 간주하도록 강요합니다. 범인이 발견되고 레이아웃이 고정되면지면을 복원 할 수 있습니다.

4 레이어 보드에는 견고한 접지에 전용 공간이 충분합니다. 2 계층 보드에는 라우팅 공간에 대한 프리미엄이 있습니다. 그렇기 때문에 모든 트랙을 A에서 B로 라우팅하는 체계적인 방법을 제공하는 Manhattan이 매우 유용합니다. 2 개의 레이어 중 하나를지면에 전용으로 사용하면 사소한 레이아웃으로 인해 하나 또는 두 개 (또는 여러 개, 하나만 더)가지면을 깎아내어 무결성이 손상됩니다.

접지면이 없으면 그리드 접지가 차선책입니다. 융통성이 뛰어나 필요한지면 트랙 수를 늘릴 수 있습니다. Manhattan 라우팅과 완전히 호환됩니다. 레이아웃을 마치면 반드시 접지 구리로 넘치십시오. 다진 접지 면보다 더 나은 방법으로 마무리 할 수 ​​있습니다. 왜냐하면 그렇지 않으면 기대했던 모든 리턴 전류에 대해 생각할 수 있었기 때문입니다.

좋은 보드 디자인은 과학만큼이나 예술입니다. 아티스트에게 창작을 가르 칠 수 없으며, 엔지니어가 전류가 흐를 위치를 '느낄'때까지 '느끼도록'가르 칠 수 없습니다. 접지면이없는 설계는 '가져 오기'프로세스 속도를 높이는 한 가지 방법입니다.

모든 구성 요소는 스루 홀

이러한 이유만으로 바닥에 접지면을 사용하여 본체가 접지 구리와 접촉 할 수 있는지 걱정할 필요없이 부품을 장착 할 수 있습니다.

풋 컨트롤 버튼과 컨트롤로 인해 잠재적으로 진동과 움직임이 많은 기타 이펙트 박스를 고려할 때 첫 번째 단락에서 언급 한 문제를 피하기 위해 컴포넌트에서 신호를 라우팅하는 방법도 고려할 것입니다.

그러나 왜 자신을 두 개의 레이어로 제한해야합니까? 최상위 레이어에서 신호 트랙을 완전히 없애고 4 레이어 보드를 사용하십시오. 비용은 그다지 많지 않으며 마음의 평화는 좋은 것입니다.

제안 된 레이아웃 중 어느 것도 좋지 않습니다. 언급 한 것보다 더 좋은 방법은 SMD 부품을 사용하는 것입니다. 여기에는 여러 가지 장점이 있습니다.

1. 훨씬 광범위한 부품을 사용할 수 있습니다.

2. 동일한 부품이 더 저렴합니다.

3. 부품을 보드에 납땜하는 데 훨씬 번거 로움과 시간이 덜 걸립니다.

4. 라우팅에 더 많은 유연성을 제공합니다.

2 층 보드의 경우 부품을 맨 위에 놓습니다. 최대한 많은 상호 연결에 최상위 계층을 사용하십시오. 하단 레이어를 접지 평면으로 예약하고 다른 신호의 짧은 "점퍼"에만 사용하십시오.

이러한 점퍼를 서로 분리하여 접지 전류가 서로 개별적으로 흐를 수 있도록하십시오. 구멍 수가 아니라지면에있는 구멍의 최대 치수를 최소화하려고합니다. 달리 말하면, 많은 작은 분산 중단이 단일 큰 중단보다 낫습니다.

접지에 연결해야하는 각 핀 바로 옆에 별도의 비아가있는 모든 접지를 연결하십시오. 이렇게하면 각 접지 연결이 견고 해지고 다른 트레이스를 라우팅하는 데 방해가되는 접지 연결이 최소화됩니다.

물론 신호 트레이스 라우팅에 여전히주의를 기울여야합니다. 오디오는 신호 대 잡음비를 높게 유지하는 것입니다. 예를 들어, 증폭 된 출력 트레이스를 민감한 입력 트레이스 근처에 라우팅하지 마십시오.

자세한 내용은 이 답변을 참조하십시오 .

접지면이 궁금하다면 스루 홀을 잊어 버려야합니다! 전용 접지 및 전력 레이어를 갖는 것은 모든 전류에 대해 낮은 임피던스 경로를 유지하는 것입니다. 스루 홀 구성품은 부피가 큰 크기와 전선에서 훨씬 더 많은 임피던스를 갖습니다.

구멍을 뚫고 싶다면 회로도와 거의 비슷한 보드를 권장합니다. 맨 위와 맨 아래 레이어의 중간에 접지 영역을 사용하십시오. V + 및 V- 경로에는 긴 가장자리를 사용하십시오. 방사형 구성 요소를 설명하기 위해 접지에서 V + / V로 또는 그 반대로 "구리 핑거"를 만듭니다. 앰프 회로에 3 ~ 4 개의 전압이 필요한 경우 한 전압 쌍에는 상단 레이어를 사용하고 다른 전압 쌍에는 후면 레이어를 사용하십시오.

AC 관점에서 V +, V- 및 GND는 동일하다는 것을 기억하십시오. 낮은 임피던스 V + 및 V-를 GND만큼 낮은 것이 중요합니다.

바닥지면 채우기는 V + / V- 핑거가 윗면을 채우고 그 반대도 마찬가지입니다. 두 개의 GND 필을 연결하려면 THT 컴포넌트의 비아를 사용하십시오. 그렇게하면 관통 구멍에 존재 이유가 생깁니다. 필요한 경우 추가 비아를 사용하십시오.

이것은 디지털 회로에 필요한 보드 설계와 반대입니다. 이제 혼합 신호 보드를 만드는 데 따른 어려움을 상상해보십시오.