Apa yang harus saya letakkan di lapisan PCB saya yang hampir kosong?

15

Saya memiliki PCB 3-layer 3 "x3" di mana tumpukan saya adalah:

Signal 1
Ground
5v Power
Signal 2

Lapisan My Signal 1 memiliki beberapa jejak yang membawa 500 MHz, beberapa ADC resolusi tinggi, dan sirkuit mikrokontroler / usb. Saya memiliki konektor SMA yang membawa 500 MHz ke papan. Saat ini ini hanya akan menjadi "udara terbuka" duduk di bangku tes, tetapi jangka panjang ke dalam akan berakhir dalam kasus di mana semuanya akan terkandung secara internal.

Lapisan Signal 2 saya hampir tidak memiliki apa-apa di dalamnya, khususnya memiliki yang berikut:

MCLR dari konektor programmer yang panjangnya 0,1 "
Data SPI dan garis Jam yang panjangnya sekitar 0,1 "
Tegangan negatif (untuk menyalakan 2 op-amp) panjangnya sekitar 2 "

Saya merasa agak terbuang untuk memiliki begitu banyak PCB yang tidak terpakai. Saya mempertimbangkan opsi berikut:

Isi layer dengan rail tegangan negatif saya
Isi layer dengan tanah
Biarkan lapisan kosong

Apakah ada manfaat dari salah satu opsi di atas yang lain? Apa yang biasanya dilakukan dalam situasi ini?

Beberapa Detail Tambahan

Sistem akan menarik puncak 300 mA dari rel 5v. Sementara rel -5v hanya memiliki muatan sekitar 2 mA.

pcb-design

— Kellenjb
sumber

Apakah ini akan ditempatkan di dalam kotak kapan saja dan ada sinyal yang dikirim keluar dari kotak pada kabel dan semacamnya?

— Kortuk

Tidak yakin apakah itu cocok - tetapi Anda dapat menggunakan ruang kosong untuk membuat area prototyping yang akan membuat perangkat Anda mudah untuk mod / hack. Jika ini cocok saya bisa menjadikannya jawaban yang tepat

— Jim

@Kortuk Pertanyaan yang Diperbarui.

— Kellenjb

@ Jim mungkin tidak terlalu membantu untuk proyek ini. Satu-satunya keuntungan yang bisa saya lihat adalah mematahkan beberapa pin PIC saya yang tidak digunakan, tetapi tidak ingin itu jika akan merusak integritas sinyal saya di tempat lain.

— Kellenjb

7

Saya pikir Anda harus melakukan apa yang desainer Commodore Amiga lakukan dan meletakkan beberapa gambar di atasnya.

— Majenko

15

Apa yang biasanya dilakukan dalam industri dalam kasus-kasus ini, dengan anggapan bahwa praktik pengisian-tanah seperti yang ditunjukkan dalam jawaban lain tidak memberikan manfaat signifikan, adalah sesuatu yang disebut pencuri .

Pencuri terdiri dari menutupi bentangan besar lapisan luar yang tidak digunakan dengan pola bentuk, biasanya berlian atau kotak, terputus satu sama lain. Bentuk-bentuk itu dijauhkan dari fitur-fitur lain, seperti lubang, tepi papan, atau jejak. Satu-satunya tujuan pencuri adalah untuk meningkatkan manufakturabilitas dengan memastikan ketebalan PCB konstan mengingat area tertentu di papan tulis, katakanlah, setengah inci persegi.

Tanpa pencuri, rol yang digunakan untuk melaminasi lapisan bersama-sama tidak akan mengerahkan banyak kekuatan pada daerah yang kekurangan tembaga, yang dapat menyebabkan delaminasi (seperti bintik-bintik cahaya di dalam papan).

— Mike DeSimone
sumber

1

Bagaimana ini berbeda dari tuangkan tembaga (tidak terhubung)?

— stevenvh

5

Perbedaannya adalah bahwa pencuri adalah sekelompok kecil tembaga yang tidak saling terhubung. Ini mencegah arus eddy dari pembentukan, menghasilkan panas dan daya sadap, dan mencegah sumber kapasitansi parasit. (Segala sesuatu yang dekat dengan pesawat terhubung dengan kapasitansi liar, menciptakan jalur crosstalk. Ini bukan masalah untuk pengisian tanah karena yang terakhir hanya terlihat seperti kapasitansi liar ke tanah tanpa crosstalk yang signifikan.)

— Mike DeSimone

Dan kerapatan tembaga rata-rata dibuat dekat dengan kerapatan tembaga area sirkuit umum sehingga epoksi pre-preg akan memiliki jumlah tembaga dan celah yang sama untuk mengalir. Tembaga padat sama 'buruknya' dengan tidak ada tembaga untuk lapisan internal. Lapisan atas bisa berupa padatan (kadang-kadang soldermask membentuk kisi kaleng) atau kisi tuang jika diperlukan pelindung. Grid memiliki sifat termal yang lebih dekat ke area sirkuit manfaat selama penyolderan dan tidak akan mengambil solder sebanyak saat gelombang dikeringkan.

— KalleMP

Poin yang bagus, meskipun pickup solder dapat dicegah dengan hanya menutupi grid atau pola solid dengan topeng solder. (Terus terang, jika Anda melakukan wave soldering tanpa topeng solder, Anda tidak perlu terlalu khawatir tentang kualitas. Anda akan mendapatkan apa yang Anda dapatkan.)

— Mike DeSimone

7

Ubah jejak kekuatan negatif menjadi tuangkan (dampak kecil tetapi Anda memiliki ruang).

Apakah tuangkan tanah pada sisa lapisan ... TAPI ... menggunakan banyak viich stiching untuk mengikatnya dengan bidang tanah internal. Pastikan tidak ada tembaga yatim. Tujuan Anda adalah "sandwich" pesawat daya DC di semua sisi mungkin dengan alasan dijahit bersama, ini akan meminimalkan impedansi RF ke ground dari suplai 5V agar tetap bersih.

Jika papan lebih besar, Anda juga dapat menggunakan ruang untuk menaburkan kapasitor decoupling di sekitar lapisan ini mengikat 5V ke tanah. Setiap 3/4 inci dalam kotak. Jika papan kecil, decoupling pada IC kemungkinan cukup.

Tuangkan di bagian atas juga bukan ide yang buruk meskipun tergantung pada tata letak.

Berikut adalah contoh dari apa yang saya maksudkan dengan menggunakan banyak vias untuk memasangkan tuang ke tanah:

masukkan deskripsi gambar di sini

— Menandai
sumber

10

Pastikan vias jahitan Anda tidak terlalu dekat satu sama lain. Aturan praktis yang biasa adalah untuk menjaga mereka setidaknya satu ketebalan papan terpisah. Ini karena, karena arus yang mengalir pada vias ini mengalir dalam arah yang sama, induktansi timbal balik antara vias yang berdekatan meningkatkan impedansi dari vias yang terlibat.

— Mike DeSimone

3

Apakah banyak HF papan Anda (puluhan MHz, atau bahkan 100MHz)? Jika tidak, mungkin Anda bisa menghilangkan lapisan dalam , dan menempatkan komponen di kedua sisi , sehingga Anda dapat merutekan jaring listrik di ruang kosong yang Anda dapatkan dengan cara ini. Penempatan komponen dua sisi jauh lebih murah daripada papan 4-lapisan.

sunting
Karena Anda tampaknya memiliki VHF di atasnya, saya akan mengisinya dengan topi decoupling , dan tuangkan pesawat tanah kedua, atau pesawat listrik. Jika dipisahkan dengan benar, untuk HF semua pesawat daya memiliki potensi yang sama , jadi tidak masalah jaring mana yang Anda tuangkan di sini.

Saya juga menempatkan poin pengujian sebanyak mungkin di bagian bawah papan saya, termasuk pembalut untuk pemrograman dalam-sirkuit (lihat juga jawaban saya ini).

— stevenvh
sumber

1

Adakah alasan mengapa Anda mengatakan tanah tuang alih-alih daya negatif tuangkan seperti yang disarankan BarsMonster? Dan tentu saja setiap IC memiliki decoupling yang tepat.

— Kellenjb

V_{D D}

$V_{DD}$ dan

G N D

$GND$ harus diabaikan jika Anda dipisahkan dengan benar. Itu sebabnya saya menyarankan untuk menambahkan decoupling ekstra.

— stevenvh

2

--2. Dalam hal ini harus menjadi yang terbaik - karena jarak antara Signal2 & daya kecil, itu akan bertindak seperti kapasitor terdistribusi dan akan membantu dengan stabilitas & kinerja EMI.

--3. Tidak ada manfaatnya.

--1. Terlalu banyak kerumitan untuk pengguna V negatif tunggal.

Tapi secara pribadi saya suka papan hanya 2 sisi, mungkin Anda bisa menggunakan beberapa jumper 0-ohm dan mungkin lebih murah untuk diproduksi.

— BarsMonster
sumber

3

Mengapa 2 tidak memberikan manfaat? Tidakkah jarak pendek menyebabkan kopling yang baik dari garis 5v yang digunakan lebih dari garis -5v? Bagaimana 3 merepotkan, ini adalah pekerjaan yang paling tidak (seperti tidak bekerja) karena saat ini seperti itu?

— Kellenjb

@Kellenjb Hehe, itu stackoverflow dinomori ulang poin saya, lol :-D Silakan lihat urutan yang benar sekarang :-D

— BarsMonster

# 2: Kapasitansi minimal. Manfaat sebenarnya adalah berkurangnya induktansi dari bidang tanah, di samping efek perisai.

— Mike DeSimone