Lagenaufbau für Mixed Signal Anwendung

[bachofen]

Hallo zusammen,

Wir arbeiten an einem PCB, das folgende Versorgungsspannungen aufweist:

+36V (Power, Versorgungsspannung von extern)
+5V (Analog, Digital)
+3.3V (Digital)
+1.8V (Digital)
+15V (Analog)
-15V (Analog)

Nach Lehrbuch müsste ja nun für jede Spannung ein eigenes flächiges System aufgebaut werden -> Was zu 12Lagen nur für die Versorgungspannungen führen würde.

Die Analogen Schaltungen weisen nun aber wirklich keine hohe Bandbreite auf -> fNutz =10kHz -> fmax = 200kHz (Funktional)

Für mich stellt sich deshalb die Frage nach einem Kostenoptimierten Stackup für die Analogen Versorgungsspannungen. Könnte hier nicht einfach ein Packet aus -15V/+15V (ohne zwischenliegendes GND) erstellt werden?

Gibt es Beispiels-Stackups für Mixed Signal Anwendungen?


Besten Dank und Grüsse

Daniel

[Luc]

Hallo!

Grundsätzlich ist es natürlich möglich, zwei Spannungen in einer Ebene unterzubringen indem man diese z.B. in zwei gleichgroße Flächen aufteilt. Wenn dabei trotzdem alle Bauelemente mit den erforderlichen Spannungen versorgt werden können, OHNE dass dabei irgendwelche dünnen Stege oder "Power-Leiterbahnen" realisiert werden müssen.

Zu Ihrer Frage zu den 15V-Analog-Spannungen folgender Ausschnitt aus einem Stackup:

Bereich links ########### Bereich rechts

Signal ########### Signal
GND ########### GND
+15V ########### 36V
-15V ########### Signal

Alle drei FR4-Lagen sind 100um dick.

Das Problem hier ist die Tatsache, dass der -15V-Lage kein GND gegenübersteht, sondern die +15V-Lage.

- Sofern unterhalb der -15V-Lage keine GND-Lage fester angekoppelt (deutlich näher) ist, wird sie sich auf die oberhalb der +15V-Lage liegende GND beziehen. Damit wird die Impedanz des -15V-Systems deutlich größer als die des +15V-Systems.

- In dem -15V-System ist die +15V-Lage "eingebettet". Dies führt zu einer möglicherweise ausgeprägten Verkopplung der beiden Systeme. Ob diese Verkopplung akzeptabel ist, hängt von Ihrer (Analog-)Schaltung ab.

- Die Argumentation, dass in diesen Systemen nur sehr niederfrequente Vorgänge laufen und folglich der Impedanz (bei höheren Frequenzen) keine so große Bedeutung zukommt, greift nur teilweise. Im Hinblick auf die Stütz- bzw. Versorgungsfunktion mag dies durchaus stimmen. Allerdings müssten Sie selbst bewerten, inwieweit das Risiko einer Einkopplung hochfrequenter Störungen besteht. Ist dies z.B. wegen der erforderlichen EMV-Tests oder -noch wichtiger- wegen der realen Betriebsbedingungen nicht auszuschließen, wäre Vorsicht geboten. Gerade analoge Schaltungen können mitunter empfindlich auf HF in der Versorgung reagieren.

Beste Grüße, Dirks