O que devo colocar na minha camada de PCB quase vazia?


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Eu tenho um PCB de 3 "x3" e 4 camadas, onde meu empilhamento é:

Signal 1
Ground
5v Power
Signal 2

A camada My Signal 1 possui alguns traços que carregam 500 MHz, alguns ADCs de alta resolução e circuitos microcontroladores / usb. Eu tenho conectores SMA que carregam os 500 MHz na placa. Atualmente, isso será apenas "ao ar livre", sentado em um banco de testes, mas a longo prazo terminará em um caso em que tudo estará contido internamente.

Minha camada de sinal 2 não tem quase nada, especificamente tem o seguinte:

  • MCLR do conector do programador com 0,1 "de comprimento
  • Linha SPI Data e Clock com aproximadamente 0,1 "de comprimento
  • Rastreio de tensão negativa (para alimentar 2 amplificadores operacionais) com cerca de 2 "de comprimento

Sinto que é um desperdício ter tanto PCB não utilizado. Estou considerando as seguintes opções:

  1. Encha a camada com meu trilho de tensão negativa
  2. Encha a camada com terra
  3. Deixe a camada vazia

Existe algum benefício de uma das opções em relação à outra? O que geralmente é feito nessas situações?

Alguns detalhes adicionais

O sistema retirará um pico de 300 mA do trilho de 5v. Enquanto o trilho -5v terá apenas cerca de 2 mA de carga.


Isso será colocado dentro de uma caixa a qualquer momento e terá sinais roteados para fora da caixa em cabos e coisas do tipo?
Kortuk

Não tenho certeza se é adequado, mas você poderia usar o espaço livre para criar uma área de prototipagem que tornaria seu dispositivo fácil de modificar / hackear. Se este é adequado que pode torná-lo uma resposta adequada
Jim

Pergunta atualizada @Kortuk.
Kellenjb

@ Jim provavelmente não é muito útil para este projeto. O único benefício que pude ver é a quebra de alguns dos meus pinos PIC não utilizados, mas não quero isso se isso prejudicar a integridade do sinal em outro lugar.
21711 Kellenjb

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Eu acho que você deve fazer o que os designers do Commodore Amiga fizeram e colocar alguns desenhos nele.
Majenko

Respostas:


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O que normalmente é feito no setor nesses casos, supondo que as práticas de preenchimento do solo, como mostrado em outras respostas, não forneçam benefícios significativos, é algo chamado roubo .

O roubo consiste em cobrir grandes extensões de camadas externas não utilizadas com um padrão de formas, geralmente diamantes ou quadrados, desconectados um do outro. Essas formas são mantidas afastadas de outros recursos, como furos, bordas da placa ou traços. O único objetivo do roubo é melhorar a capacidade de fabricação, garantindo uma espessura constante da PCB, dada uma área específica da placa, digamos, meia polegada quadrada.

Sem furtar, os rolos usados ​​para laminar as camadas não exercem tanta força nas áreas sem cobre, o que pode levar à delaminação (parece pontos de luz dentro da placa).


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Como isso é diferente de um vazamento de cobre (não conectado)?
23411 stevenvh

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A diferença é que o roubo é um monte de pequenos pedaços de cobre não conectados um ao outro. Isso evita a formação de correntes de Foucault, gerando calor e poder de sapping, e evita uma fonte de capacitância parasitária. (Tudo o que o avião está próximo está conectado a ele com capacitância perdida, criando um caminho de diafonia. Isso não é um problema para preenchimento do solo, porque este último se parece com capacitância perdida para o solo sem diafonia significativa.)
Mike DeSimone

E a densidade média de cobre é feita próxima à densidade geral de cobre da área do circuito, de modo que o epóxi pré-impregnado tenha a mesma quantidade de cobre e lacunas para fluir. O cobre sólido é tão "ruim" quanto o cobre para uma camada interna. A camada superior pode ser sólida (às vezes uma máscara de solda formando uma grade estanhada) ou vazamento da grade, se desejar um escudo. A grade possui propriedades térmicas mais próximas das áreas do circuito, um benefício durante a soldagem e não absorve tanta solda quando a onda é estanhada.
KalleMP

Bons pontos, embora a coleta de solda possa ser evitada simplesmente cobrindo a grade ou o padrão sólido com uma máscara de solda. (Francamente, se você está fazendo a onda de solda sem uma máscara de solda, você não deve ser muito preocupado com a qualidade Você obterá o que você ganha..)
Mike DeSimone

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Transforme o traço de energia negativa em um derramamento (pequeno impacto, mas você tem espaço).

Derrame o solo sobre o restante da camada ... MAS ... use várias vias de aderência para amarrá-lo ao plano de aterramento interno. Verifique se não há cobre órfão. Seu objetivo é "imprensar" o plano de energia CC em todos os lados possíveis por motivos unidos, isso minimizará a impedância de RF do aterramento da fonte de 5V para mantê-lo limpo.

Se a placa for maior, você também pode usar o espaço para espalhar capacitores de desacoplamento nessa camada, amarrando + 5V ao terra. Cada 3/4 de polegada ou mais na grade. Se a placa for pequena, é provável que a dissociação nos CIs seja suficiente.

Um vazamento no lado superior também não é uma má idéia, embora dependa do layout.

Aqui está um exemplo do que quero dizer usando várias vias para acoplar o derramamento ao plano do solo:

insira a descrição da imagem aqui


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Verifique se as vias de costura não estão muito próximas uma da outra. A regra geral é mantê-los com pelo menos uma espessura de placa. Isso ocorre porque, como as correntes que fluem nessas vias fluem na mesma direção, a indutância mútua entre as vias adjacentes aumenta a impedância das vias envolvidas.
Mike DeSimone 21/07

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A maior parte da sua placa é HF (dezenas de MHz ou até 100 MHz)? Caso contrário, talvez você possa se livrar das camadas internas e colocar componentes nos dois lados , para poder rotear as redes de energia no espaço livre que obtém dessa maneira. A colocação de componentes nos dois lados é muito mais barata que uma placa de 4 camadas.

edit
Como você parece ter VHF nele, eu o preencheria com tampas de desacoplamento e derramaria um segundo plano de terra ou plano de potência. Se dissociado adequadamente, para a HF todos os planos de potência têm o mesmo potencial , portanto, não importa qual a rede que você derramar aqui.

Também coloco o maior número possível de pontos de teste na parte inferior das minhas placas, incluindo blocos para programação em circuito (veja também esta minha resposta ).


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Alguma razão para você dizer derramamento de terra em vez de derramamento de energia negativo, como sugere BarsMonster? E, claro, todo CI possui desacoplamento adequado.
21411 Kellenjb

VDDGND

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--2. Nesse caso, deve ser o melhor - como a distância entre o Sinal2 e a energia é pequena, ela funcionará como um capacitor distribuído e ajudará na estabilidade e no desempenho EMI.

--3 Sem benefícios.

--1. Muito aborrecimento para um único usuário V negativo.

Mas, pessoalmente, eu gosto de apenas placas de 2 lados, provavelmente você pode usar alguns jumpers de 0 ohm e pode acabar sendo mais barato de fabricar.


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Por que 2 não oferece benefícios? A curta distância não causaria um bom acoplamento da linha 5v que é usada muito mais do que a linha -5v? Como 3 é um aborrecimento, é o menos trabalho (como em nenhum trabalho), pois atualmente é como é?
Kellenjb

@Kellenjb Hehe, que de Stackoverflow renumerados os meus pontos, lol :-D Consulte ordem correta agora :-D
BarsMonster

# 2: A capacitância é mínima. O benefício real é a indutância reduzida do plano de terra, além dos efeitos de blindagem.
Mike DeSimone
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