混合信号PCB、2または4層？

現在、クライアント用のミックスドシグナルPCBを設計していますが、シグナルインテグリティについて多くのことを読んでいます。ルーティングの削減。

問題のボードには、アナログセクションにOPアンプを備えた2つの16ビットADCと2つの16ビットDAC、デジタルセクションにレベルシフターとMOSFETを備えたマイクロコントローラー、電源に2つのDC / DCコンバーターとLDOレギュレーターがあります。セクション。スペースはそれほど大きな制約ではありませんが、アナログセクションで高解像度と低ノイズを実現することが重要です。デジタルセクションとアナログセクションのエッジの間を10 MHz未満で動作するI2CとSPIバスがあります。

ルーティングに関しては、このボードを2層で完全に完成させることができます。4層ボードと専用グランドプレーンを使用すると、シグナルインテグリティに大きな違いがあることに本当に気づくでしょうか？追加費用の価値はありますか？私は4に傾いていますが、あなたの意見を聞きたいです。

事前に感謝します。

まず、答えを明確に述べさせてください。4層のボードを使用すると、パフォーマンスが向上します。違いはすべてのボードで明確なわけではありませんが、4層ボードを使用すると、さまざまな方法で信号、電源、およびグランドを相互に直接ルーティングできます。グランドを電源プレーンの直下に保つことで、近接ラインのクロストークが低減し、全体的に優れたルーティング選択が可能になるため、ノイズが低減します。4層のシングルポイントグランドは、グランドプレーンを2つに切断することなく達成できます。基本的に、2層ソリューションでグラウンドプレーンを切断する必要がある場合は、2点で接続された2つのグラウンドプレーンを作成します。これにより、電流ループが発生し、ノイズが発生します。これは、温度差や近くの電子機器などによって悪化する可能性があります。このデバイスの使用例についてはわかりませんが、しかし、温度、近くのEMI、および動作周波数がすべて影響を及ぼします。これが半高速設計の場合、4層でこれらの信号ラインの完全性が確実に保存されます。これらの多くは、これらのADCに必要な分解能にかかっています。本当に16ビットが必要な場合は、4層ボードから5％のパフォーマンスの向上に値すると思います。

私の設計ガイドラインを引き出す素晴らしい参考資料は... http://www.ti.com/lit/an/szza009/szza009.pdf

乾杯

配線のほとんどを最上層で実行でき、ほとんどが最下層にグランドプレーンセクションがある場合、2層ボードがおそらく機能するはずです。私が長年にわたって出会った本当に素晴らしい人の一人-Dave Vanhornは、2層ボードで高速かつ高密度のボードを定期的に実行し、彼の製品はすべて問題なくエミッションコンプライアンステストに合格しています。しかし、彼はその芸術の真の名人ですが、多くはそうではありません。

とにかく、ボードはかなりシンプルに見えます。下部のグランドプレーンレイヤーを各回路ブロックのセクションに分割します：アナログとデジタル、そしてリターン電流が流れている場所を確認してください。

通常、1つのトレースを別のトレースと交差させる必要があるグランドプレーンに小さな切れ目がある場合でも問題ありません。ただし、これらのブレークは小さく、銅で完全に囲まれているため、上側のトレースの下にある短いトレースのみが露出します。

アナログ回路に電力を供給するレギュレータは電源セクションにあるようです。アナログセクションに移動する必要があります。そのため、GND基準ピンはアナログGNDに配置されます。このように、その出力はスイッチャーの近くのノイズの多いGNDではなく、アナログGNDを基準とします。

2層対4層の質問では、4層を使用すると、非常に優れたレイアウトを作成する難しさが軽減されるため、ミスをする可能性が低くなります。ミスが再スピンを意味する場合、可能性のある再スピンのコストと遅延と4層の追加コストを比較検討する必要があります。