混合信号PCB,是2层还是4层?


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我目前正在为客户设计混合信号PCB,并且我已经阅读了很多有关信号完整性的信息,并且大多数书籍都推荐使用4层板(或更多),因为其接地层牢固且抗噪性强。减少路由。

所讨论的电路板在模拟部分具有两个16位ADC和两个具有OP放大器的16位DAC,在数字部分具有一个带有一些电平转换器和MOSFET的微控制器,并且在电源中具有两个DC / DC转换器和一个LDO稳压器部分。空间不是很大的限制,但是在模拟部分具有高分辨率和低噪声很重要。在数字部分和模拟部分的边缘之间有一个I2C和SPI总线,工作频率低于10 MHz。

明智地进行布线,我可以分两层完全完成此板。我真的会注意到4层板和专用接地层在信号完整性方面的巨大差异吗?值得额外付费吗?我倾向于4,但我想听听您的意见。

在此先感谢大家。

董事会


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有很多理由选择4层。SI,EMI,更好的去耦,回流电流……生产成本并不高。待会儿你会谢谢你的。另外,我在上面的板上看不到很多去耦。
某些硬件专家

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如果您真的想从这些ADC获得16位分辨率,则最好做好几乎所有正确的准备。
Photon'2

Answers:


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首先,请允许我明确说明我的答案。四层板将提供更好的性能。并非所有电路板都具有明显的区别,但四层电路板将使您能够以多种方式直接在彼此之间直接路由信号,电源和接地。将接地保持在电源层的正下方将通过允许整体上更好的布线选择来减少近距离线路的串扰并降低噪声。具有四层,单点接地是一项可实现的壮举,而无需将接地平面也一分为二。本质上,如果两层解决方案需要切割接地平面,那么您将创建由两个点连接的两个接地平面。这会导致电流环路,从而引起噪声,并且温差,附近的电子设备等会加剧噪声。对于此设备的使用情况,我不确定,但是温度,附近的EMI和工作频率都会发挥作用。如果这是半高速设计,那么四层肯定会节省那些信号线的完整性。这很大程度上取决于您需要这些ADC的分辨率。如果您确实需要16位,那么我想说四层板提高5%的性能是值得的。

我从中获得了我的设计指南的参考是... http://www.ti.com/lit/an/szza009/szza009.pdf

干杯


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如果你能做到最顶层的路由,并有底层大多是硬地面上的部分,我会说,两层板应可能为你工作。我多年来遇到的一位真正敬畏的人-Dave Vanhorn-通常在两层板上做快速高密度板,并且他的产品都通过了排放合规性测试,没有任何问题。但是他是那门艺术的真正主人,而许多人不是。

无论如何,您的面板看起来相当简单。将每个电路块的底部接地层分成几个部分:模拟和数字,并确保您知道返回电流在哪里流动。

通常,在地平面上有一些小缝隙就可以了,在这种情况下,一条走线必须与另一条走线交叉。但是这些中断很小,并且完全用铜封闭,只暴露出顶部走线下方的短走线。


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调节器为模拟电路供电似乎在电源部分,应将其移至模拟部分,因此其GND参考引脚位于模拟GND上。这样,其输出参考模拟GND,而不参考开关附近的噪声GND。

现在,对于第2层还是第4层的问题,使用4层将减少制作非常好的布局的难度,因此将减少犯错的可能性。如果错误意味着重新旋转,则应权衡可能重新旋转的成本和延迟与4层的额外成本之间的关系。

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