PCBと電源接続の設計

私はいくつかのPCBを設計しましたが、良い習慣をあまり考慮していません。それらは小さなボードであり、接続する必要があるすべてが接続されていることを確認するだけに重点が置かれました。

今、私はよくデザインされたボードを作ることにもっと真剣に取り組みたいです。私は現在のプロジェクトを何度も設計および再設計して、見栄えの良いレイアウトを作成しようとしました。

このプロジェクトは、16Mhzクリスタルで動作するATXMega256 mCUに基づいており、約60個のコンポーネントとその7または8個がICです。

次の再設計のために、「マンハッタンルーティング」を使って、クレイジートレースがすべての方向に進んでいくのを手伝うことを計画しています。

私が最も遭遇しているように見える問題は、各ICに電力を供給する適切な方法を理解することです。通常、私はそれらをデイジーチェーン接続するだけですが、それは悪い習慣だと言われています。

ここに給電に関する私の質問があります

1. すべてのICがレギュレーターに直接接続される「スター構成」について聞いたことがありますが、実際の例は見たことがありません。そのため、プロジェクトにそれを設計する方法がわかりません。それは私の心の1つのパッドから落ちるトレースの混乱のように聞こえます。うまく設計されたスター構成の例を投稿できますか？

2. パワープレーンとは対照的にスター構成を使用する利点とデメリットは何ですか？

3. 2層ボードでは一般的でないと聞いたときに、特に2層ボードの場合、VCCにプレーンを使用することは問題ありませんか？

4. 電源プレーンを使用するべきではない場合、トレースを相互に交差させる必要がある場合の方が優れています。GPIOにビアを使用するか、電源にビアを使用しますか？

5. 2層ボードで電源プレーンを使用しても問題ない場合は、VCCを最上層または最下層に配置する必要があります。明らかに、グランドプレーンも使用します。

プロジェクトはそれぞれ異なり、異なる計画を必要とするため、これらの質問に対するWin / Winの答えはありませんが、その背後にある基本的な概念は、人々が従ういくぶん普遍的なものであるべきだと思います。ルールを破る前に、ルールを知っておく必要があります。

また、これらの質問はオンラインディスカッションの範囲を超えている可能性があることも認識していますが、正しい方向に導くのに役立つより一般的な回答を探しています。

Texas InstrumentsによるEMIを低減するためのPCB設計ガイドラインを参照することをお勧めします。

EMIの低減に重点を置いていますが、「マンハッタンルーティング」以外のすべての質問に対するアドバイスや回答を提供します。

セクション2.1（約12ページ）は、アースと電源についてです。次の便利なセクションがあります。

2.1.7 4層ボードの電源プレーンの推奨事項と禁止事項
2.2.1シングルポイントとマルチポイントの分布
2.2.2スター分布
2.2.3グリッドを作成してプレーンを作成する

2層ボードを使用して4層PCB EMI性能に近づける方法を示します。EMIの低減の一部は、適切な電源とグラウンドのルーティングとデカップリングを確保することです。

これは厳密な答えではありません-決定的な答えがあるのか​​、それとも人々の意見だけなのかはわかりません。コメントするには長すぎるので、私を訴えます。

私が言ったように、これは実際の答えではなく、レイアウトとルーティングを行う方法にすぎません-それがどのように「適切」であるか、またはどのように「適切」であるかはわかりませんが、動作しますか？

マンハッタンのルーティングは良いことですが、常に答えがあるとは限りません。私は一種のハイブリッドマンハッタンを使用します-多くの場合、それは上下左右ですが、常にではありません-それは正確な状況に依存します。私はトレース方向にビア削減を配置します-左/右プレーンで少し上下にでき、2つのビアの必要性を取り除くことができれば、そうします。

パワーに関して-私はループとセミスターを使用する傾向があります。最後にループがある星と考えてください。特に、1つのチップに5つまたは6つの電源ピンがある場合、チップの電源トレースはすべてのピンの周りにループを形成し、最初に戻ります。チップのグループについても同じです。それらは常にレギュレータ/電源回路に戻るとは限りませんが、インピーダンスの低い「トランク」トレースに戻り、その後レギュレータに戻ります。

電源またはIOのビア？まあ、それはパワーとIOに依存します。ビアはインダクタンスと抵抗の増加をもたらします。電源のビアが多すぎると、過剰な電圧降下が発生したり、電流処理能力が低下したりする可能性があります。IOのビアが多すぎると、使用できる最大クロック速度とデータレートが低下し、EMIエミッションも増加します。一般に、私はビアの電源を絶対的に最小限に保つことを好む傾向があります。そのために、私は通常、最初に電源トレースを最初にレイアウトします。

2層ボード上に電源プレーンが必要な場合（私は絶対に必要ではありません-グランドプレーン、はい、ただし電源プレーンではありません）上部に配置するのが最善だと思います。主な理由は、底面にある接地面が通常シャーシに隣接するためです。これが金属で接地されている場合、接地は接地の隣にあり、厄介な短絡を引き起こすことはありません。アースの隣の電源は短絡を引き起こす可能性があります。