Четырёхслойные печатные платы

[Shaos]

В связи с тем, что я таки решил уйти в четыре слоя, поднимаю тему, начатую больше года назад в топике про плату для SX-28:

А вообще, как я понимаю, двухслойная плата нормально с высокими частотами работать не будет - надо покупать стандартную редакцию Eagle и учиться разводить четырёхслойки, где нижний слой - одна сплошная земля...

Я вообще-то не спец по этим вопросам, однако:
В 4-х слойных ПП вроде бы как внутренние 2 слоя VCC и GND.
Помимо изоляции слоев образуют некое подобие емкости.

Наткнулся на интересный веб-сайт на тему электро-магнитной совместимости:

http://www.hottconsultants.com/tips.html

Там описывают разнообразные подходы к распределению слоёв в многослойных платах (в частности 4-х слойных). То о чём говорит jdigreze показано на Figure 1 (сигнальный слой, земля, питание, сигнальный слой) и не считается самым лучшим вариантом хотя и используется достаточно широко, а то, с чем сталкивался я на бывшей работе, показано на Figure 3a (земля, сигнальный слой, сигнальный слой, питание) и даже Figure 3b (земля, сигнальный слой с питанием, сигнальный слой с питанием, земля). Обсудим?

P.S. Также я решил прикупить несколько книжек по теме, рекомендованных на том сайте.

[Romanich]

В связи с тем, что я таки решил уйти в четыре слоя, поднимаю тему...

чем вызван переход в 4 слоя? неужто девайсы на SX-ах глючили при каких-то обстоятельствах?

[Shaos]

В связи с тем, что я таки решил уйти в четыре слоя, поднимаю тему...

чем вызван переход в 4 слоя? неужто девайсы на SX-ах глючили при каких-то обстоятельствах?

Нет, просто при разводке очередной платы, двух слоёв не хватило и пришлось доразводить во внутренних слоях
т.е. никаких изысков типа земляных полигонов и т.д. а просто банальная нехватка места
Но всё же хочется выйти на принципиально иной уровень подготовки плат - приблизиться так сказать к профессионалам в этом вопросе - вот и создал этот топик

[Romanich]

ну на самом деле sx'ам тоже полигоны не помешают.
жалею, кстати, что arm9200 не развёл как надо
очень сильно торопился посмотреть результат, а вопросы грамотной разводки опустил! И зря.

В магию земляных полигонов поверил, когда переразвёл аналоговую часть.

Золотые правила разводки (2 слойные):
1) не менее 75% bottom слоя под полигоны земли
2) полигоны цифровой земли и аналоговой разводятся отдельно
3) ц. и а. полигоны соединяются тонким перешейком (резистор 0 ом)
под ЦАПом или звуковым чипом
4) грязная земля отделяется тоже (разъём питания/наушников)
5) дороги аналогового питания над аналоговой землёй. Аналогично с
цифр. пит./землёй.
6) Полигоны земли соединяются с GND в одной точке. Тоже и с
дорогами питания

[jdigreze]

Кстати, сейчас подумал, и решил, что действительно в 4-х слойке питание и землю лучше сделать внешними слоями, а сигнальные слои - классически "крест на крест", если только цифра, и с разделением полей, если аналог+цифра.
Внешние VCC & GND уменьшат как фон на сигналах, так и фон от сигналов, последнее порой даже более актуально.

[Shaos]

Кстати, сейчас подумал, и решил, что действительно в 4-х слойке питание и землю лучше сделать внешними слоями, а сигнальные слои - классически "крест на крест", если только цифра, и с разделением полей, если аналог+цифра.
Внешние VCC & GND уменьшат как фон на сигналах, так и фон от сигналов, последнее порой даже более актуально.

Ну на сайте www.hottconsultants.com вообще пишут, что надо брать 6 слоёв и больше (идельное решение - 10)

[jdigreze]

Да, 6 слоев это конечно круто!! например так: VCC - Sig - GND - VCC - Sig - GND.

[Romanich]

я не в курил, как сигнальные слои внутренние???
компоненты внутри? или они на слоях Vcc и GND крапятся?
тогда-ж без via не обойтись! а это ведёт к повышению индуктивности сигнальных линий со всеми последствиями.
ИМХО сигнальные - внешние. Внутренние- Vcc GND
Если надо защитить плату от внешних ЭМП, то в экран её

[HardWareMan]

я не в курил, как сигнальные слои внутренние???
компоненты внутри? или они на слоях Vcc и GND крапятся?
тогда-ж без via не обойтись! а это ведёт к повышению индуктивности сигнальных линий со всеми последствиями.
ИМХО сигнальные - внешние. Внутренние- Vcc GND
Если надо защитить плату от внешних ЭМП, то в экран её

А ты на мамки посмотри. Стока дорог внутри, а с наружи тока питание.

[Romanich]

А ты на мамки посмотри. Стока дорог внутри, а с наружи тока питание.

Это по этому комп не виснет при коммутации мощных потребителей вблизи и рядом от одной розетки ?

производители мат-плат явно софтом какимто пользуются. Они согласовывают импедансы сигнальных трасс... Иначе-б зачем зигзаги делать? (я о печатных индуктивностях) а када импеданс согласован - можно хоть десяток via вотнуть где угодно... главное потом всё это согласовать (где-нибудь емкость обеспечить

[HardWareMan]

А ты на мамки посмотри. Стока дорог внутри, а с наружи тока питание.

Это по этому комп не виснет при коммутации мощных потребителей вблизи и рядом от одной розетки ?

производители мат-плат явно софтом какимто пользуются. Они согласовывают импедансы сигнальных трасс... Иначе-б зачем зигзаги делать? (я о печатных индуктивностях) а када импеданс согласован - можно хоть десяток via вотнуть где угодно... главное потом всё это согласовать (где-нибудь емкость обеспечить

Они это делают для того, чтобы длинну уравнять, чтобы сигналы приходили синхронно. Мамки производителей, которые это не соблюдают, плохо разгоняются.

[Romanich]

Кре-что с EDA Expert:

Порядок следования слоев

У неопытных разработчиков часто возникает некоторое замешательство по поводу оптимального порядка следования слоев печатной платы. Возьмем для примера 4-слойную палату, содержащую два сигнальных слоя и два полигонных слоя - слой земли и слой питания. Какой порядок следования слоев лучший? Сигнальные слои между полигонами, которые будут служить экранами? Или же сделать полигонные слои внутренними, чтобы уменьшить взаимовлияние сигнальных слоев?

При решении этого вопроса важно помнить, что часто расположение слоев не имеет особого значения, поскольку все равно компоненты располагаются на внешних слоях, а шины, подводящие сигналы к их выводам, порой проходят через все слои. Поэтому любые экранные эффекты представляют собой лишь компромисс. В данном случае лучше позаботиться о создании большой распределенной емкости между полигонами питания и земли, расположив их во внутренних слоях.

Другим преимуществом расположения сигнальных слоев снаружи является доступность сигналов для тестирования, а также возможность модификации связей. Любой, кто хоть раз изменял соединения проводников, располагающихся во внутренних слоях, оценит эту возможность.

Для печатных плат с более, чем четырьмя слоями, существует общее правило располагать высокоскоростные сигнальные проводники между полигонами земли и питания, а низкочастотным отводить внешние слои.

[Shaos]

Через шесть лет снова возвращаюсь к вопросу, т.к. мне опять надо уходить в 4 слоя (см. тут)

Вот PCB setup для Eagle, описывающий типовую 4-слойную плату:

(1+2*15+16)

Расстояния между слоями 1 и 2 - 0.2 мм, 15 и 16 - 0.2 мм, и внутренние 2 и 15 - 1.2 мм

P.S. Четырёхслойки я заказывал пока только один раз - в январе 2008 года:
viewtopic.php?t=8303
viewtopic.php?t=7988&start=12



P.P.S. Цитата с http://www.pcbtech.ru/pages/view_page/95

Структура слоев печатной платы
В предыдущей статье мы показали, что для критических высокоскоростных сигналов важно расположение рядом с ними опорного плана. Посмотрим, как может выглядеть типовая структура печатной платы с учетом этого требования.
Четырехслойная печатная плата часто имеет следующую структуру:
1) Микрополосковые линии передачи и другие критические сигналы.
2) Опорный план GND.
3) План питания.
4) Некритические сигналы.
Примечание: хорошей практикой для обеспечения ЭМС является повышение взаимной емкости планов «земли» и питания путем минимизации толщины диэлектрика между ними (в данном случае между слоем 2 и 3) до 0,15–0,1 мм, что существенно улучшает показатели развязки схемы по питанию. Однако это требование противоречит сложившейся на сегодняшний день традиционной схеме прессования «фольга-препрег-ядро-препрег-фольга», где толщина препрега не может превышать 0,3 мм. В таком случае при толщине платы 1,6 мм толщина ядра (расстояние между слоем 2 и 3) может быть 1,2, 1,0 или 0,8 мм, не менее. Если уменьшение расстояния между планами питания является критичным, возможно использование структуры «ядро-препрег-ядро», но для современных производств ПП данное решение становится менее технологичным и более дорогим.
Если для реализации схемы нужно больше сигнальных слоев, могут потребоваться дополнительные планы GND. Высокочастотные сигналы, проведенные в соседних слоях, должны быть разведены под углом 90° в одном слое относительно другого. Заметим, что сигналы синхронизации («клок»), высокоскоростные шины данных и другие критические сигналы не должны менять слой при разводке...