Forum: Platinen 4-layer Platine mit GND,VCC und VEE


von ElecEddy R. (forrix)


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Hallo liebes Forum,

ich versuche mich grad an einer 4-layer-Platine in Eagle. Normal würde 
ich die Aufteilung der Layer wie folgt machen:

L1: Signal
L2: GND
L3: VCC
L4: Signal

Allerdings habe ich jetzt auch eine neg. Versorgungsspannung VEE mit 
dabei. Teilt man dann den VCC Layer mit Polygon in VCC|VEE oder zieht 
man für VEE lieber "normale" Leiterbahnen oder wie würde man das machen?

PS: Es gibt nur unkritische analoge Bauteile, also kein HF bzw. DGND

Vielen Dank schon mal!

: Verschoben durch Moderator
von HildeK (Gast)


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ElecEddy R. schrieb:
> Teilt man dann den VCC Layer mit Polygon in VCC|VEE

So würde ich das machen. Das müssen nicht mal unbedingt Polygone sein.
Aber mit den wenigen Informationen kann man nur einen groben 
Anhaltspunkt geben.
Analoge Baugruppen mit deinen Randbedingungen wären vermutlich auch auf 
zwei Layern machbar. Mit vier sollte es entspannt gehen.

von ElecEddy R. (forrix)


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Ok danke! Mir ging es nur grob um eine Vorstellung. :)

von P. S. (namnyef)


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Ist natürlich schwer abzuschätzen, ob das Design nicht vielleicht so 
unkritisch ist, dass der Lagenaufbau keine Rolle spielt. Aber besser 
wäre folgender:

L1: Signale + Versorgung geroutet oder geflutet
L2: GND
L3: GND
L4: Signale + Versorgung geroutet oder geflutet

Man könnte z.B. VCC auf L1 und VEE auf L4 routen oder fluten. So hätte 
jede Leitung einen definierten Rückpfad (an Return-Vias denken!), was 
beispielsweise auch die Störempfindlichkeit von unkritischen analogen 
Signalen verbessert.
Im ersten Ansatz würde ich versuchen die Versorgung zu routen statt zu 
fluten. Flächig ausgeführte Versorgungen sind bei analogen Schaltungen 
oft unnötig und bei in deinem Fall zwei Versorgungen ist es unter 
Umständen nicht ganz so einfach die Inseln miteinander zu verbinden (bei 
einer Versorgung tut man sich leichter die Inseln auf L1 und L4 
überlappen lassen und dann mit Vias verbinden).
Aber es kann - wie gesagt - auch sein, dass es in deinem Fall einfach 
komplett egal ist. Daher bitte nur als Vorschlag verstehen.

: Bearbeitet durch User
von W.S. (Gast)


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ElecEddy R. schrieb:
> Es gibt nur unkritische analoge Bauteile, also kein HF bzw. DGND

Und dafür eine Mehrlagen-LP?
Ist das nur eben so mal, also zum Üben oder aus Spaß?

W.S.

von Test (Gast)


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Nachdem 4 Lagen für 22$ (-> incl. Versand für <30€) innerhalb von 2 
Wochen geliefert aus China (JLC-PCB) zu bekommen sind sehe ich außer für 
extremst simple Anwendungen keinen Grund mehr nur auf 2 Lagen zu gehen.

von HildeK (Gast)


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W.S. schrieb:
> Und dafür eine Mehrlagen-LP?

Das hatte ich ja oben auch schon angedeutet. Wir kennen jedoch die 
gewünschte Packungsdichte nicht und wenn die Kosten für die vierlagige 
okay sind, warum nicht ...

von ElecEddy R. (forrix)


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Interessante Ansätze!

4layer sind in meinem Fall sicher nicht zwingend notwendig.

Zum einen ist es richtig was HildeK sagt, dass ich eine relativ kleine 
Packungsdichte erreichen möchte. Ich hätte mir ein paar 
Versorgungsleitungen "gespart".

Zum anderen ist es auch eine Übung für mich eine solche Platine auf 4 
Lagen zu bringen, da die Kosten dafür ok sind. Der Störempfindlichkeit 
wird es ebenfalls zumindest nicht schaden.

Dann werde ich es denke ich mal nach dem Vorschlag von P.S. versuchen:

L1: Signale + Versorgung geroutet + GND geflutet
L2: GND
L3: GND
L4: Signale + Versorgung geroutet + GND geflutet

von Falk B. (falk)


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Test schrieb:
> Nachdem 4 Lagen für 22$ (-> incl. Versand für <30€) innerhalb von 2
> Wochen geliefert aus China (JLC-PCB) zu bekommen sind sehe ich außer für
> extremst simple Anwendungen keinen Grund mehr nur auf 2 Lagen zu gehen.

Jaja, die Dummheit und Faulheit greifen nicht erst gestern um sich. Mann 
O Mann! Wann kommt der erste LED-Blinker auf 4 Lagen?

von Falk B. (falk)


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ElecEddy R. schrieb:
> Zum einen ist es richtig was HildeK sagt, dass ich eine relativ kleine
> Packungsdichte erreichen möchte.

Dann solltest du eher einlagig mit THT und Drahtbrücken arbeiten. Oder 
meinst du eher eine hohe Packungsdichte? ;-)

> Zum anderen ist es auch eine Übung für mich eine solche Platine auf 4
> Lagen zu bringen, da die Kosten dafür ok sind. Der Störempfindlichkeit
> wird es ebenfalls zumindest nicht schaden.
>
> Dann werde ich es denke ich mal nach dem Vorschlag von P.S. versuchen:
>
> L1: Signale + Versorgung geroutet + GND geflutet
> L2: GND
> L3: GND
> L4: Signale + Versorgung geroutet + GND geflutet

Masseflächen sind keine Wundermittel, auch nicht bei 4 Lagen. Ich würde 
es bei einer Massefläche belassen und die 2. Innenlage für 
Stromversorgung und ggf. Signale nutzen.
Alle möglichen Restflächen mit Masse fluten ohne nachzudenken 
verbessertauch nicht die EMV, im Zweifelsfall verschlechtert man sie 
eher!

https://www.mikrocontroller.net/articles/Richtiges_Designen_von_Platinenlayouts#Vorgehen_bei_der_Layouterstellung

von georg (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Wann kommt der erste LED-Blinker auf 4 Lagen?

Da hinkst du aber weit hinter der Entwicklung her. Ein in der Nähe 
ansässiger Weltkonzern hat schon im vorigen Jahrhundert Abschirmplatinen 
zum Dazwischenschieben in einem Einschubgehäuse (GND-Flächen) als 
Multilayer ausgeführt. Ohne Bauelemente und Leiterbahnen.

Georg

von ElecEddy R. (forrix)


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Falk B. schrieb:
> Dann solltest du eher einlagig mit THT und Drahtbrücken arbeiten. Oder
> meinst du eher eine hohe Packungsdichte? ;-)

Ah sorry, mein Fehler. Ich meine natürlich hohe Packungsdichte. :D


Mhh, ich merke schon. Wie so oft trifft auch hier bei der Layerwahl der 
Spruch zu: "Es kommt drauf an!" :D

von M.A. S. (mse2)


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Falk B. schrieb:
> Jaja, die Dummheit und Faulheit greifen nicht erst gestern um sich. Mann
> O Mann! Wann kommt der erste LED-Blinker auf 4 Lagen?
Bin begeistert, lass uns ein Projekt 'draus machen: Wollen wir das auf 
FPGA-, DSP, oder Multicore-CPU-Basis angehen (irgend so'n 
i.mx8...-Ding)?!?   :)

Das hier:
P. S. schrieb:
> L1: Signale + Versorgung geroutet oder geflutet
> L2: GND
> L3: GND
> L4: Signale + Versorgung geroutet oder geflutet
...ist ein wirklich sehr guter Ansatz, wenn man schnelle Signale hat.
Es hat zudem den Vorteil, dass auch die Versorgungsspannung(en) einen 
niederimpedanten Rückkehrpfad hat.

Das scheint hier laut TO wohl nicht der Fall zu sein, daher ist es nicht 
so wichtig aber wie er selber schrieb:

ElecEddy R. schrieb:
> Der Störempfindlichkeit
> wird es ebenfalls zumindest nicht schaden.

ElecEddy R. schrieb:
> Mhh, ich merke schon. Wie so oft trifft auch hier bei der Layerwahl der
> Spruch zu: "Es kommt drauf an!" :D
Definitiv!

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Ich würde
> es bei einer Massefläche belassen und die 2. Innenlage für
> Stromversorgung und ggf. Signale nutzen.

Ja. Der ursprüngliche Ansatz für 4 Lagen war ok. Zwei GND-Lagen innen 
ist übertrieben.

M.A. S. schrieb:
> Es hat zudem den Vorteil, dass auch die Versorgungsspannung(en) einen
> niederimpedanten Rückkehrpfad hat.

Die Versorgung hat auch einen prima Rückkehrpfad, wenn sie auf einer der 
inneren Layer liegt.

von M.A. S. (mse2)


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HildeK schrieb:
> Die Versorgung hat auch einen prima Rückkehrpfad, wenn sie auf einer der
> inneren Layer liegt.

Aber nicht so gut, wie bei der Anordnung mit zwei GND-Lagen innen. 
Warum? Weil der Abstand zwischen L1-L2 sowie zischen L3-L4 idR. meist 
deutlich kleiner ist als der zwischen L2-L3, hier ist meist ein dicker 
Core dazwischen.

Aber: hier wird es keinen Unterschied machen, denn schnelle Signale 
seien ja angeblich nicht vorhanden...

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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M.A. S. schrieb:
> Aber nicht so gut, wie bei der Anordnung mit zwei GND-Lagen innen.
> Warum? Weil der Abstand zwischen L1-L2 sowie zischen L3-L4 idR. meist
> deutlich kleiner ist als der zwischen L2-L3, hier ist meist ein dicker
> Core dazwischen.

Naja, da kommen wir in die Feinheiten. Und über den Stackaufbau wissen 
wir nichts.
Aber klar, bei vierlagigen Platinen mit final 1.6mm Dicke sind die 
Abstände größer als bei acht oder zwölf Layern. Man wird kaum den Kern 
mit 125µ machen und die Prepregs mit je ≈700µ.
Die Ströme in den Versorgungspfaden sollten idealerweise nicht allzu 
hochfrequent sein - sonst ist die Entkopplung schief gelaufen; auch 
nicht bei digitalen Schaltungen. Und für den DC-nahen Strom spielt der 
Abstand keine so entscheidende Rolle.
Das ist evtl. anders bei schneller Digitaltechnik, wenn man Flächen von 
GND und VCC als Kondensator heranziehen will. Da ist man mit vier Layern 
jedoch sehr schnell an der Grenze.

M.A. S. schrieb:
> Aber: hier wird es keinen Unterschied machen, denn schnelle Signale
> seien ja angeblich nicht vorhanden...

So ist es. Ich sehe das entspannt 😀.

von ElecEddy R. (forrix)


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> Aber: hier wird es keinen Unterschied machen, denn schnelle Signale
> seien ja angeblich nicht vorhanden...

Genau. Das Nutzsignal geht nur bis max. 50kHz.

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