Особенности разводки плат с множеством питающих напряжений

[РобоКОТ]

Здравствуйте. Есть проблемма:посадили меня на проект. Устройство представлено несколькими платами, вставляемыми в шасси. На всех платах присутствует несколько питающих напряжений: от двух до шести. Платы дохренаслойные, каждому питающему напряжению и его обратному проводу выделен отдельный слой (иногда один общий провод на два напряжения): проводник представляет собой решетку на всю плату, сигнальные проводники переходят со слоя в слой через ячейки сетки.
Итого:
1) много слоев занято только питанием, что дико усложняет и удорожает плату;
2) Между всеми "питаниями" и "корпусами" существует конденсаторная связь, что сводит на нет преимущества разделения питаний;
3)Ячейки этих сеток - весьма не плохие петлевые антенны.
Я прав? Прошу поправить и добавить.
Вопрос возник потому, что ничего не работает как надо: проблемы в работе с памятью- неправильное чтение и запись. Хотя осцилограммы вполне красивые (если не считать помех).
Прошу Ваших советов, как лучше выполнить разводку нового варианта плат: на что обратить внимание, чего делать точно не стоит, может подскажите статьи? только, пожалуйста, не книги- как всегда "горит"....
Элементная база плат в общих чертах: процессор в корпусе PGA(на 2х платах); плис по 240 выводов(до 5 ПЛИС на плате), ОЗУ, РПЗУ в планарных корпусах; SMD резисторы и конденсаторы; 2 трехрядных разъема по 96 выводов

[kitekat]

Насколько я знаю, компьютерные многослойные платы так и делают - питание и земля в основном на внутренних слоях. так они являются естественными экранами.
Насчет конденсаторной связи, по-моему, волноваться не стоит - и так везде по питанию стоят кондеры.

[Bilbo]

Не факт, что дело обязательно в неправильной разводке платы: возможно, разработчик невнимательно прочитал даташиты. Так что пусть для начала показывает, что именно ему не нравится на имеющейся плате. Иначе будете разводить до третьего пришествия марсиан :0). И даже если дело в плате, то не факт, что в питании: могут быть задержки по сигнальным линиям, может, какие-то линии надо вести с нормированным волновым сопротивлением (LVDS) или длиной (PCI).

Кстати, "множество" напряжений - это сколько? Пять самых употребительных - 1,2В, 1,8В, 2,5В, 3,3В, 5В? Или больше?

Наиболее общие рекомендации такие:
1) Если есть аналоговая и цифровая часть, неплохо разделить их "земли", а соединять только в одной точке, через дроссель (это Вам разработчик должен сделать);
2) В любом случае под землю выделять как минимум один слой, все GND микросхем должны соединяться с ней кратчайшим путем;
3) Если дорожки получаются откровенно длинными, они действительно могут сыграть роль антенн. Особенно плохо, когда между прямым и обратным проводом сигнала есть значительная площадь - тогда получается петлевая антенна. Лучше добавить лишний слой и протянуть связь напрямую. Но особенно бояться этого эффекта не стоит - он влияет не столько на работоспособность платы, сколько на ЭМС с соседними узлами;
4) Не жалейте блокировочных конденсаторов на ПЛИСах, процах (внимательно читайте даташиты на них), и особенно на памяти и сильноточных буферах типа 74ACT245 и иже с ними. Опять-таки доставайте по этому поводу разработчика схемы.
5) Кроме норм по ширине печатных проводников в зависимости от тока есть еще запасы, чем больше, чем лучше. Не жалейте ширины! И поосторожнее с переходными отверстиями, они могут свести на нет всю ширину проводника. Если цепь сильноточная, между проводниками делайте не одно, а несколько (3-4) переходных отверстий.
6) Если на плате есть многоконтактные разъемы, обращайте внимание, сколько там "земель". Если сигналов до хрена, а земля одна, то мыльте холку разработчику - земель надо минимум одну на 10-15 сигналов.
7) Не факт, что разные питания надо обязательно гнать на разные слои. Но если есть возможность - что ж, делайте... Но тогда уж между ними делайте экраны в виде тех же "земель", иначе толку не будет.

Вообще, если Вы опасаетесь или уже наваяли хреновую плату, найдите время и потребуйте с разработчика все исходные данные, как какие связи проводить.
Книжки, конечно, почитайте на досуге: А.Уваров "P-CAD. Accel EDA. Конструирование печатных плат", и наверное Джонсон Говард, Мартин Грэхем "Конструирование высокоскоростных цифровых устройств: начальный курс черной магии".

[РобоКОТ]

Bilbo, огромное спасибо за такой развернутый ответ! А проводов земли на одной из плат правда всего 4 на туеву хучу сигналов. Скажите, пожалуйста, что есть блокировочный конденсатор?
Напряжения встречаются +3.3, +2.5, +5 (два разных),+15,-15,+6,-6.
А лишние слои добавлять некуда- эта команда и так уже по 12 слоев навертела на платах....хотя при внимательной разводке может и выйдет меньше...

[BCluster]

12 слоев это ацкий ад. Я обычно когда есть такая возможность, делаю полигоны во внутренних слоях по зонам питания, и распределяю компоненты соответствующим образом. Второе - зачем сетка? Мне кажется залитые планы лучше, и прокладывайте землю между разными питающими слоями обязательно.

[РобоКОТ]

Не знаю, зачем сетка- поэтому и ищу ответов на форумах...
Поясните, пожалуйста, что есть "блокировочный"конденсатор?

[Arlleex]

Блокоровочный конденсатор в цепих переменного тока блокирует проникновение постоянной составляющей туда, куда ей не положено - например, там, где присутствуют переменные токи.
Ставится обычно во входных цепях усилителей, генераторов и тд.

[РобоКОТ]

То есть, проще говоря- ВЧ фильтр?

[Bilbo]

Блокировочный конденсатор в цепях переменного тока блокирует проникновение постоянной составляющей туда, куда ей не положено - например, там, где присутствуют переменные токи.
Ставится обычно во входных цепях усилителей, генераторов и тд.

Это называется "разделительный конденсатор". А блокировочный ставится между питающим напряжением и "землей" как можно ближе к потребителю питания, т.е. микросхеме, мощному транзистору и т.п. Главная задача блокировочного конденсатора - запитать потребителя, когда тот "много хочет", при этом конденсатор ставится на 0,1 или около того микрофарад, с минимальной паразитной индуктивностью, т.е. керамический чип. Если блокировочников нет, то шина питания бывает обильно украшена бросками напряжения, а все сигналы - "просечками".

В цепь питания можно поставить и индуктивность (или резистор), тогда получится НЧ-фильтр. Он нужен для развязки каскадов по питанию, чтобы не было самовозбуждения многокаскадных
аналоговых схем. Но это уже другая история.

[РобоКОТ]

Все, теперь понятно, спасибо:)новая терминология для меня. По 0.1мкФ стоят конденсаторы.