Jump to content

    

Общий опорный слой для двух соседних

Recommended Posts

teddy

Всем привет снова!

Прошу помощи, так как не могу разрешить для себя несколько вопросов касательно линий передач:

 

1) Допустимо ли делать общий опорный слой земли (слой возвратных токов) для двух соседних сигнальных слоёв, расположенных по обе стороны от него. Причём сигнальные проводники на этих двух слоях лежат в одной проекции. Делал ли кто-то так? какие ограничения при этом накладываются?

 

2) Допустимо ли слои располагать следующим образом GND1 - Sig1 - Sig2 - Sig3 - GND2 ? При этом проводники во всех 3ёх сигнальных слоях проходят друг над другом. Можно ли при этом рассматривать дорожки на слое Sig2 как полосковую линию? Сильны ли взаимные помехи?

Share this post


Link to post
Share on other sites

agregat
1) Допустимо ли делать общий опорный слой земли (слой возвратных токов) для двух соседних сигнальных слоёв..

2) Допустимо ли слои располагать следующим образом GND1 - Sig1 - Sig2 - Sig3 - GND2 ...

 

1. Нормальный подход, когда GND слой служит возвратным для скажем двух stripline на внутренних слоях.

Никаких проблем с возвратными токами не будет, если трассы именно сигнальные.

А вот если по плану земли идут возвратные токи DCDC конвертера, тогда да, проблема...

2. Полный трэш. Даже GND-Sig1-Sig2(ortho)-GND уже плохой подход, хотите надежный дизайн нечего экономить на слоях. А вот то что у Вас это просто ппц какой то. И конечно Sig2 не будет никакой TL если только на слоях Sig1 и Sig3 не будет вырезана медь на расстоянии 5h вокруг трассы на Sig2, тогда да, это будет TL опирающаяся на GND1 и GND2.

Так обычно делают когда хотят поднять импеданс трассы.

Share this post


Link to post
Share on other sites

teddy
1. Нормальный подход, когда GND слой служит возвратным для скажем двух stripline на внутренних слоях.

Никаких проблем с возвратными токами не будет, если трассы именно сигнальные.

А вот если по плану земли идут возвратные токи DCDC конвертера, тогда да, проблема...

2. Полный трэш. Даже GND-Sig1-Sig2(ortho)-GND уже плохой подход, хотите надежный дизайн нечего экономить на слоях. А вот то что у Вас это просто ппц какой то. И конечно Sig2 не будет никакой TL если только на слоях Sig1 и Sig3 не будет вырезана медь на расстоянии 5h вокруг трассы на Sig2, тогда да, это будет TL опирающаяся на GND1 и GND2.

Так обычно делают когда хотят поднять импеданс трассы.

 

Для ясности - речь идёт о сигналах КМОП. На среднем слое Sig2 мне пришлось провести совсем немножко линий, так как разводится ПЛИС в корпусе BGA, и все линии надо выводить в одну сторону. Но если эти дорожки на слое Sig2 короче, чем длина фронта сигнала/6, тогда такой подход допустим?

Кстати, можете пояснить, чем плох подход GND-Sig1-Sig2(ortho)-GND? Перекрёстными помехами?

Share this post


Link to post
Share on other sites

agregat

Если трассы короче 1/6 фронта сигнала, тогда вообще нет смысла заморачиваться с планами земли, у Вас просто нет длинных линий и план земли не играет никакой роли. В этом случае можно хоть 5 слоев сделать сигнальными без GND между ними.

И еще сигналы CMOS (КМОП) могут иметь фронты по 1ns, так что тут вопрос с 1/6, если у Вас трассы короче 25мм ну да, можно наплевать на GND.

Трассировка двух сигнальных слоев без плана земли между ними это компромисс, с целью сократить число слоев.

Компромисс всегда требует оценки рисков и всегда можно ошибиться с рисками поэтому он хуже.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

teddy
Если трассы короче 1/6 фронта сигнала, тогда вообще нет смысла заморачиваться с планами земли, у Вас просто нет длинных линий и план земли не играет никакой роли. В этом случае можно хоть 5 слоев сделать сигнальными без GND между ними.

И еще сигналы CMOS (КМОП) могут иметь фронты по 1ns, так что тут вопрос с 1/6, если у Вас трассы короче 25мм ну да, можно наплевать на GND.

Трассировка двух сигнальных слоев без плана земли между ними это компромисс, с целью сократить число слоев.

Компромисс всегда требует оценки рисков и всегда можно ошибиться с рисками поэтому он хуже.

 

Кое-что прояснилось, спасибо за развёрнутый ответ!

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

teddy

Есть ещё один вопрос - если во внутреннем слое проход дифференциальная пара между двумя полигонами - оба подключены к земле, однако один из них прерывается на пол-пути этой диф.пары. То есть, насколько понимаю, по нему не текут возвратные токи? Как тогда рассматривать эту линию передачи - как полосковую линию?

Подходит ли такая модель для этой линии?

 

post-67331-1441261270_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Aner
Есть ещё один вопрос - если во внутреннем слое проход дифференциальная пара между двумя полигонами - оба подключены к земле, однако один из них прерывается на пол-пути этой диф.пары. То есть, насколько понимаю, по нему не текут возвратные токи? Как тогда рассматривать эту линию передачи - как полосковую линию?

Подходит ли такая модель для этой линии?

 

post-67331-1441261270_thumb.png

Забудьте про всякие возвратные токи, глупости это все! Учите сначала все 4 правила Кирхгофа. В вашем случае, в том месте где есть прерывание земли, есть скачек (изменение при переходе) волнового сопротивления, оно небольшое, но желательно избавляться от этого. Иногда такое допустимо, нужно смотреть схематику участка. При каких таких условиях вдруг вы решили, что дифф. пара стала полосковой линией?

Share this post


Link to post
Share on other sites

teddy
При каких таких условиях вдруг вы решили, что дифф. пара стала полосковой линией?

 

Не понял этот вопрос, чтото, дифф. пара не может быть полосковой линией передачи?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

agregat
Не понял этот вопрос, чтото, дифф. пара не может быть полосковой линией передачи?

Не слушайте Aner, он чего то знает, но в силу возраста и характера постарается Вас запутать...

 

На самом деле смотрите на диффпару между двумя планами земли как на трубу в которой идет светящаяся жидкость.

Свет от трубы падает на полигоны. Если в полигоне разрыв труба его видит в своих отсветах. Этого надо избегать.

Чем дальше полигон от трубы, тем труднее разобрать в темноте есть ли там вообще разрыв.

Также и с диффпарой. Если расстояние от диффпары до планов земли равное и в одном разрыв влияние его на импеданс 50%.

Если пара несимметричная и один полигон ближе чем второй. Влияние дальнего тем меньше, чем он дальше от диффпары.

Поэтому если хотите избежать влияние разрыва в плане земли, сделайте пару несимметричной.

Но тут вопрос уже в импедансах, нельзя сделать полигон ближе к диффпаре если скажем нужен импеданс 100 ом.

Общее правило, если один полигон дальше другого в 4 и более раз от диффпары, то влияние дальнего можно не учитывать.

 

В общем случае главное условие влияние полигонов на диффпару это расстояние от полигона до диффпары.

И неважно план это земли, питания или чего другого, если он расположен близко от диффпары, ток возвратный по нему будет течь.

Вопрос как, плохо или хорошо, и если плохо, то есть там разрывы, длинный возвратный путь, весь этот мусор будет влиять на работу

диффпары.

 

PS: Еще на форуме любят разговоры про то, что "возвратного тока для диффпары нет", я этот случай в свое время тщательно изучил.

Нет никакой разницы в этом случае для одиночной и диффпары, возвратный ток есть всегда, на это не ведитесь.

PPS: На картинке Polar видно что толщина диффпары "съедает" часть зазора до верхнего плана земли. Это так и есть, я специально прокачал этот случай со спецами из Polar, поэтому если хотите расположить диффпару по середине между слоями, в Polar над из H1 вычесть половину толщины диффпары.

Share this post


Link to post
Share on other sites

teddy
На самом деле смотрите на диффпару между двумя планами земли как на трубу в которой идет светящаяся жидкость.

Свет от трубы падает на полигоны. Если в полигоне разрыв труба его видит в своих отсветах. Этого надо избегать.

Чем дальше полигон от трубы, тем труднее разобрать в темноте есть ли там вообще разрыв.

Также и с диффпарой. Если расстояние от диффпары до планов земли равное и в одном разрыв влияние его на импеданс 50%.

Если пара несимметричная и один полигон ближе чем второй. Влияние дальнего тем меньше, чем он дальше от диффпары.

Поэтому если хотите избежать влияние разрыва в плане земли, сделайте пару несимметричной.

Но тут вопрос уже в импедансах, нельзя сделать полигон ближе к диффпаре если скажем нужен импеданс 100 ом.

Общее правило, если один полигон дальше другого в 4 и более раз от диффпары, то влияние дальнего можно не учитывать.

Интересная аналогия) общее правило тоже возьму на заметку

PS: Еще на форуме любят разговоры про то, что "возвратного тока для диффпары нет", я этот случай в свое время тщательно изучил.

Нет никакой разницы в этом случае для одиночной и диффпары, возвратный ток есть всегда, на это не ведитесь.

Это, кстати, тоже интересный вопрос - у меня в отделе один более опытный коллега тоже утверждает, что возвратного тока для дифпар нет, я уже был готов поверить ему, если б не Вы) Можно поподробнее, какими доводами следует оперировать в этом споре?

Кстати, я так не очень понял, как связан возвратный ток с импедансом. Если в нашем случае один из полигонов симметричной линии не подключен ни к чему - по нему же не текут возвратные токи. Или они тут ни при чём?

 

PPS: На картинке Polar видно что толщина диффпары "съедает" часть зазора до верхнего плана земли. Это так и есть, я специально прокачал этот случай со спецами из Polar, поэтому если хотите расположить диффпару по середине между слоями, в Polar над из H1 вычесть половину толщины диффпары.

Ну в реальной плате ведь не получится расположить её посередине - потому что Н1 - жесткое ядро, а Н2 - мягкий препрег.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

agregat
возвратного тока для дифпар нет... какими доводами следует оперировать в этом споре?

Диффпара состоит из двух одиночных трасс в которых токи текут в противоположных направлениях. Каждая из этих трасс имеет свой возвратный ток и каждая из трасс опирается на полигоны как одиночная трасса.

И так как токи текут в разных направлениях они взаимно компенсируются но это не значит что их нет :)

 

Кстати, я так не очень понял, как связан возвратный ток с импедансом. Если в нашем случае один из полигонов симметричной линии не подключен ни к чему - по нему же не текут возвратные токи. Или они тут ни при чём?

 

Импеданс трассы на самом деле не сопротивление а отношение напряжения волны бегущей по трассе к току в этой трассе. Ток в трассе определяется емкостями между трассой и окружающими полигонами.

Пока волна бежит по трассе она не знает что там на дальнем конце, она просто перезаряжает емкости между трассой и окружающими полигонами на бегу. И вот бежита она себе бежит и ррраз полигон поменялся,

следовательно она начинает перезаряжать емкости нового полигона и емкости того полигона который остался GND. На этом участке ток через GND будет меньше на ту часть которую отъел новый полигон.

Импеданс на этом участке, а именно отношение напряжения волны к току через GND будет отличаться, если только на концах нового "чужого" полигона Вы не поставите мощные емкости от него к GND которые сделают

его "как бы GND" на данном участке.

 

Ну в реальной плате ведь не получится расположить её посередине - потому что Н1 - жесткое ядро, а Н2 - мягкий препрег.

 

Спорить не буду тут тема вязкая...

Share this post


Link to post
Share on other sites

PCBtech
Это, кстати, тоже интересный вопрос - у меня в отделе один более опытный коллега тоже утверждает, что возвратного тока для дифпар нет, я уже был готов поверить ему, если б не Вы) Можно поподробнее, какими доводами следует оперировать в этом споре?

 

Спросите у него, изменится ли что-то, если вообще убрать полигоны вокруг дифф.пары.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.