Interne Stromversorgungs- & geteilte Ebenen
Altium Essentials: PCB Routing
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Stromversorgungsebenen
Stromversorgungsebenen sind spezielle interne Schichten aus massivem Kupfer, die in der Regel dazu dienen, eine elektrisch stabile Masse- oder Spannungsreferenz auf der gesamten Leiterplatte bereitzustellen.
Der Leiterplatten-Editor unterstützt bis zu 16 interne Stromversorgungsflächen. Sie können jeder dieser Schichten ein Netz zuweisen oder eine Stromversorgungsfläche für mehrere Netze gemeinsam nutzen, indem Sie sie in zwei oder mehr isolierte Bereiche aufteilen. Die Verbindungen von Pads und Durchkontaktierungen zu Stromversorgungsflächen werden durch die
Erstellen interner Versorgungsplanes
Interne Stromversorgungsflächen werden einem Leiterplattenentwurf über die
Anzeigen von Ebenen
Um eine Ebene im Entwurfsbereich anzuzeigen, müssen Sie zunächst die Darstellung der Ebene auf der
Einem Plan eine Netzleitung zuweisen
Die Zuordnung des Netzes zur Ebene erfolgt im PCB-Editor. So ordnen Sie ein Netz einer Ebenenebene zu:
- Machen Sie die Ebenenebene im Designbereich zur aktiven Ebene (klicken Sie auf eine Ebenenregisterkarte am unteren Rand des Editors, um diese Ebene zur aktiven Ebene zu machen).
- Doppelklicken Sie an einer beliebigen Stelle innerhalb des Umrisses der Leiterplattenform.
-
Es
Split Plane Dialogfeld wird geöffnet; wählen Sie das gewünschte Netz aus derConnect to Net Liste aus. Beachten Sie, dass sich das Dialogfeld nicht öffnet, wenn die aktive Ebene keine Ebene ist.
Nachdem Sie eine Stromversorgungsebene ausgewählt haben, doppelklicken Sie an einer beliebigen Stelle auf dieser Ebene, um ein Netz zuzuweisen.
Im 3D-Ansichtsmodus (Tastenkombination

3D-Ansicht einer thermischen Entlastungsverbindung auf einer geteilten Ebene.
Ebenen können auch in separate Bereiche unterteilt oder gespalten werden, wobei jeder Bereich einem anderen Netz zugeordnet wird. Erfahren Sie mehr über das Definieren von geteilten Ebenen.
Ebenen-Layer-Pullback
Wenn eine Stromversorgungsebene hinzugefügt wird, wird automatisch eine Reihe von Rückzugsspuren um die Leiterplattenform herum erstellt, um die Ebene vom Rand der Leiterplatte zurückzuversetzen. Rückzugsspuren können auf dem Bildschirm nicht bearbeitet werden, da ihre Breite durch die Eigenschaft „Rückzugsabstand“ im Layer-Stack-Manager definiert ist (siehe Abbildung). Wenn der Pullback-Wert für eine interne Ebene geändert wird, werden diese Leiterbahnen automatisch neu generiert.
Erstellen von Aussparungen
Um Abschnitte einer Ebene „auszublasen“, d. h. kupferfreie Bereiche zu erstellen, können Sie mithilfe der
Verbinden von Pads und Vias mit einer Ebene
Verbindungen zu Pads und Durchkontaktierungen werden auf einer Stromversorgungsebene gemäß den
Wärmeentlastung und direkte Verbindungen
Durchkontaktierungs-Pads und Durchkontaktierungen können entweder über eine direkte Verbindung oder eine thermische Entlastungsverbindung mit einer Stromversorgungsebene verbunden werden. Thermische Entlastungsverbindungen dienen dazu, den angeschlossenen Pin beim Löten der Leiterplatte thermisch von der massiven Kupferebene zu isolieren. Mit den Designregeln im PCB-Editor können Sie die Form der thermischen Entlastung für jedes einzelne oder alle Pads definieren, die mit der Stromversorgungsebene verbunden sind.
Die
-
Relief Connect -
Direct Connect -
No Connect
Es wird außerdem spezielle Unterstützung für die Verbindung von SMD-Strompins mit Stromversorgungsebenen bereitgestellt. SMD-Pads auf einem Netz, das mit einer Stromversorgungsebene verbunden ist, werden automatisch als mit der entsprechenden Ebene verbunden gekennzeichnet. Der Auto-Router stellt die physikalische Verbindung für diese Pads her, indem er ein Fanout platziert – eine kurze Leiterbahn und eine Durchkontaktierung, die eine thermische Entlastung oder eine direkte Verbindung zur Stromversorgungsebene darstellt.

Thermische Entlastungsverbindung zu einem Pad auf einer Stromversorgungsebene. Die farbigen Bereiche kennzeichnen Bereiche ohne Kupfer.
Wenn ein Netz einer Stromversorgungsebene zugewiesen wird, erscheint an jedem Pad des Netzes auf der entsprechenden Stromversorgungsebene ein kleines Kreuz. Das Kreuz wird als „
Pads, die nicht mit einer Stromversorgungsebene verbunden sind
Pads, die nicht mit der Ebene verbunden sind, werden durch einen kupferfreien Bereich von dieser isoliert. Dieser kupferfreie Bereich wird in der
Verbindung von Durchkontaktierungen mit Stromversorgungsebenen
Wie Pads verbinden sich auch Durchkontaktierungen automatisch mit einer internen Stromversorgungsebene mit demselben Netznamen. Die Verbindung der Durchkontaktierung erfolgt gemäß der geltenden
Hinweise zur Fertigung
Erkundigen Sie sich bei Ihrem Fertigungsdienstleister nach geeigneten Maßangaben für thermische Entlastungsverbindungen. Stellen Sie außerdem sicher, dass nicht verbundene Pads oder Durchkontaktierungen ein verbundenes Pad nicht vollständig umschließen, da dies versehentlich dazu führen kann, dass das verbundene Pad isoliert und getrennt wird. Achten Sie darauf, nicht zu viel Kupfer zu entfernen, und sorgen Sie für ein Gleichgewicht zwischen maximalem Kupferanteil und kostengünstiger Fertigung.
Trennen von Pads und Durchkontaktierungen von der Ebene
Sie können Abfragen in den
Auswahl bestimmter Pads und Durchkontaktierungen, die nicht mit einer Stromversorgungsebene verbunden sind
Um beispielsweise nur Pads mit einem bestimmten Bezeichnernamen, der mit „U7“ beginnt, zu trennen, könnten Sie die (ObjectKind = 'Pad'Name Like 'U7-*'ObjectKind = 'Pad'HoleSize = 25
Wenn Sie mit Durchkontaktierungen arbeiten, die Sie nicht verbinden möchten, könnten Sie diese so ändern, dass sie eine spezielle Eigenschaft enthalten, anhand derer sie eindeutig identifiziert werden können – beispielsweise einen anderen Durchmesser –, und dann den Geltungsbereich einer neuen ObjectKind = 'Via'ViaDiameter = '24'InNet('VCC')IsVia
Alternativ können Sie, falls Sie die Durchkontaktierungen mit den oben genannten Methoden nicht auswählen können, diese in freie Pads umwandeln und dann die Pad-Namen verwenden, um den Umfang festzulegen. Wählen Sie dazu die Durchkontaktierungen aus, die Sie nicht verbinden möchten, wandeln Sie sie in freie Pads um (NoPlaneConnectObjectKind = 'Pad'Name = 'Free‑NoPlaneConnect'NoPlaneConnect
Interne Ebene entfernen
Um eine interne Ebene zu entfernen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Ebene im
Ebenen teilen
Eine geteilte Ebene ist ein umschlossener Bereich auf einer internen Ebene, der die Ebene in separate, elektrisch isolierte Bereiche unterteilt. Jeder Bereich wird durch das Platzieren von Begrenzungslinien definiert, die alle Pins dieses Netzes umfassen. Jeder Bereich wird dann einem anderen Netz zugeordnet, wodurch zwei oder mehr geteilte Ebenen auf einer internen Stromversorgungsebene entstehen.
Stromversorgungsebenen können in eine beliebige Anzahl separater Bereiche unterteilt werden. Dieser Unterteilungsprozess ähnelt dem Schneiden oder Zerschneiden der Ebene in Abschnitte, wobei die Breite der von Ihnen platzierten Linie den Trennabstand definiert. Stromversorgungsebenen werden negativ konstruiert, sodass diese speziellen Begrenzungslinien zu einem kupferfreien Streifen werden und somit die Trennung zwischen diesem Netz und den benachbarten Netzen auf der Ebene herstellen.

Geteilte Ebenen auf einer internen Ebene
In der Regel wird zunächst das Netz mit der größten Anzahl an Pads der internen Ebene zugewiesen; anschließend werden Bereiche für die anderen Netze definiert (abgetrennt), die Sie über diese Ebene verbinden möchten. Alle Pads, die nicht in den Bereich der geteilten Ebene einbezogen werden können, zeigen weiterhin eine Verbindungslinie an, was darauf hinweist, dass sie auf einer Signalebene verbunden werden müssen.
Überprüfung der geteilten Ebenenbereiche
Sie können interne Ebenen und deren Inhalt auch zur Anzeige auswählen, indem Sie den
Konfigurieren Sie die Hervorhebungsoptionen und klicken Sie dann einmal, um einen geteilten Bereich sowie die verbundenen Pads und Durchkontaktierungen hervorzuheben.
Durch Konfigurieren der Hervorhebungsoptionen im oberen Bereich des Fensters (Auswählen, Zoomen usw.) können Sie – nachdem Sie die aktive Ebene auf die gewünschte Ebenenebene eingestellt haben – mit einem einfachen Klick
Verwendung mehrerer geteilter Ebenen in einem Entwurf
Aufteilungen innerhalb von Aufteilungen (verschachtelte Aufteilungen oder Inseln) werden unterstützt, sodass Sie keine äußere Aufteilung um die innere Aufteilung herum anlegen müssen. Wenn Sie eine geteilte Ebene weiter unterteilen möchten, können Sie weiterhin Objekte auf der Stromversorgungsebene innerhalb einer bestehenden geteilten Ebene hinzufügen, um weitere elektrisch isolierte Bereiche zu erstellen.
Anzeigetipps beim Definieren einer geteilten Ebene
Wenn Sie einen geteilten Bereich in einer Stromversorgungsebene definieren, kann es manchmal schwierig sein, alle Pads zu erkennen, die der geteilte Bereich umfassen muss. Um die Pads für das Netz, das Sie mit der geteilten Ebene verbinden möchten, besser sichtbar zu machen, werden vor Beginn die folgenden Techniken empfohlen.
-
Berechnen Sie interne Ebenen neu und zeichnen Sie sie neu, indem Sie
Tools » Split Planes » Rebuild Split Planes on Current Layer /Rebuild Split Planes on All Layers aus den Hauptmenüs. -
Verwenden Sie den 3D-Modus (Tastenkombination
3 ), um die physikalische Darstellung der Ebenen einschließlich Hohlräumen und thermischer Entlastungsverbindungen anzuzeigen. Um die Navigation auf der Leiterplatte im 3D-Modus zu erleichtern, skalieren Sie die Leiterplattendicke, um den vertikalen Abstand zwischen den Schichten zu vergrößern. DieBoard thickness (Scale) Einstellung befindet sich im3D Settings Bereich auf derView Options Registerkarte desView Configuration Bedienfeld.
-
Zeigen Sie nur ein Minimum an Schichten an (z. B. die „Keep-Out“-Schicht, die „Multi-Layer“-Schicht sowie alle erforderlichen mechanischen Schichten) sowie die verwendete Stromversorgungsebene. Deaktivieren Sie die anderen Schichten im
View Configuration Bedienfeld aus. -
Blenden Sie alle Verbindungslinien aus (
View » Connections » Hide All ). Gelegentlich kann es sinnvoll sein, ein einzelnes Netz anzuzeigen, für das Sie eine geteilte Ebene erstellen möchten (View » Connections » Show Net ). -
Legen Sie das Farbattribut jedes Netzes auf der geteilten Ebene auf eine andere Farbe fest, indem Sie
Nets imPCB Bedienfeld auswählen und anschließend auf einen Netznamen doppelklicken, um das Dialogfeld „Netz bearbeiten“ zu öffnen. -
Um alle zu einem Netz gehörenden Pads anzuzeigen, klicken Sie auf dieses Netz auf der internen Ebene im
PCB Bedienfeld, um alle anderen Pads auszublenden. -
Weisen Sie das Netz mit der größten Anzahl an Pads der internen Stromversorgungsebene zu und verwenden Sie anschließend Abfragen wie
oderInNet('A') imInNet('B')PCB List Bedienfeld, um die Netze anzuzeigen – z. B. einige mit thermischer Entlastung und andere ohne –, um zwischen den Pads zu unterscheiden, die in eine neue geteilte Ebene aufgenommen werden sollen. -
Um nur die Objekte und Primitive auf internen Ebenen anzuzeigen, verwenden Sie die Abfrage
OnPlane imPCB Filter Bedienfeld.
Definieren einer geteilten Ebene
In Altium Designer können Sie beliebige Konfigurationen aus Linien, Bögen, Leiterbahnen und Füllungen über eine interne Stromversorgungsebene legen, um eine geteilte Ebene zu definieren. Sobald diese einen Teil der Ebene vom Rest isolieren, wird eine neue geteilte Ebene erstellt. Dem neuen geteilten Stromversorgungsbereich wird dann ein Netz zugeordnet. Am einfachsten lassen sich geteilte Stromversorgungsbereiche mit dem
Erstellen einer geteilten Ebene mit dem
Dadurch wird eine Linie im Layout erstellt, die Kupfer auslässt, wodurch die Ebenen geteilt werden. Die Linienbreite wird zur Trennbreite. Wenn Sie mit der rechten Maustaste klicken, um den Linienplatzierungsmodus zu verlassen, wird die Ebene analysiert und der unabhängige geteilte Bereich erstellt. Um die Trennbreite zwischen der geteilten Ebene und der internen Stromversorgungsebene während der Linienplatzierung zu ändern, drücken Sie
Um eine Stromversorgungsebene in zwei getrennte Ebenen zu unterteilen, können Sie eine Linie gerade über die Leiterplatte von Pullback-Leiterbahn zu Pullback-Leiterbahn ziehen. Solange die Linien mit den Pullback-Leitungen verbunden sind, bilden sie einen isolierten Bereich und erzeugen somit das polygonartige Objekt, das die geteilte Ebene kennzeichnet. Achten Sie darauf, dass die Linien verbunden sind; der Cursor verwandelt sich in einen großen Kreis in einem Kreuz, wenn die Linien verbunden sind.
Sie können aus Linien, Bögen und Füllungen eine umschlossene Form erstellen, um eine ungewöhnlich geformte Teilungsebene zu definieren. Sie können auch vorhandene Linien, Bögen, Füllungen oder Leiterbahnen auf der internen Ebene verwenden, um einen Teil der Begrenzung zu bilden. Solange diese miteinander verbunden sind und einen umschlossenen Bereich bilden, entsteht eine Teilungsebene.
Verwendung von Bögen, Füllungen und Leiterbahnen
Es wird empfohlen, bei der Verwendung von Bögen zur Teilung der Ebene ein kurzes Leiterbahnsegment zwischen den Bogensegmenten zu platzieren. Beachten Sie, dass die Verwendung einer Füllung (
Wenn Sie mit dem Befehl
Zuweisung eines Netzes zu einer geteilten Ebene
Um zu überprüfen, ob jeder geteilte Bereich korrekt definiert ist, klicken Sie einmal auf eine Teilung; handelt es sich um einen geschlossenen Bereich, wird nur dieser Bereich hervorgehoben.

Eine hervorgehobene Trennebene.
Wenn der Bereich markiert ist, doppelklicken Sie auf diesen Bereich, um das
Aktualisieren der Verbindungen der Trennebene
Nach dem Verschieben oder Platzieren von Objekten im Entwurfsraum kann sich die Form einer Trennebene ändern, was in der Anzeige nicht automatisch aktualisiert wird. Wählen Sie
Verlegen von Leiterbahnen auf einer Ebenenebene
Da Ebenenebenen negativ konstruiert sind, erzeugt eine auf einer Stromversorgungsebene platzierte Leiterbahn einen Hohlraum im Kupfer, sodass keine Verbindung hergestellt wird. Aus diesem Grund können Sie keine einzelne Leiterbahn auf einer Ebenenebene verwenden, um ein Netz zu verlegen. Wenn Sie ein Netz auf einer Stromebenen-Ebene verlegen möchten, müssen Sie eine sehr dünne Kupferinsel erstellen, die genau die Größe der gewünschten Leiterbahn hat. Indem Sie eine Begrenzung aus Linien um den Bereich erstellen, der wie eine Leiterbahn fungieren soll (
Alternativ ist es, wenn mehrere Verbindungen auf derselben Ebene wie die Stromversorgungsebene verlegt werden müssen, wahrscheinlich effizienter, eine Signalebene für die Verlegung der Verbindungen zu verwenden und anschließend eine Polygonebene (Kupferfüllung) zur Erstellung der Stromversorgungsebene zu nutzen.
Überprüfen und Bearbeiten von geteilten Ebenen
DerModus
-
Layers - In diesem Bereich werden alle im Entwurf derzeit definierten internen Ebenen sowie die Anzahl der geteilten Ebenen pro Ebene angezeigt. -
Split Planes - Dieser Bereich enthält die geteilten Ebenen eines ausgewählten Eintrags aus demLayers Bereich enthalten sind. -
Pads/Vias On Split Plane - Dieser Bereich wird mit Pads und Vias aus einem ausgewählten Eintrag imSplit Planes Region des Bedienfelds.
Ebenen-Region
Der
Bereich „Geteilte Ebenen“
Nach Auswahl eines Eintrags im
Für jeden Eintrag wird ein
Doppelklicken Sie (oder klicken Sie mit der rechten Maustaste und wählen Sie
Pads/Vias auf dem Bereich mit geteilter Ebene
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf „Pad“ oder „Via“ im
Löschen einer geteilten Ebene
Da eine Teilung entsteht, wenn ein Bereich auf einer Ebene isoliert wird, wird diese Teilung durch das Entfernen eines beliebigen Objekts, das die Teilungsgrenze bildet, aufgehoben. Um geteilte Ebenen zu löschen, löschen Sie daher die umschließenden Primitive, z. B. die Linien oder andere Primitive, die den Umriss der geteilten Ebene bilden. Beachten Sie, dass Pullback-Leiterbahnen nur gelöscht werden können, indem die interne Ebene aus dem Ebenenstapel entfernt wird.
Design-Regelprüfung für Teilungsebenen
Sie können Trennebenen während der batchweisen Designregelprüfung (DRC) anhand der folgenden Regeln prüfen und melden:
- Unterbrochene Ebenen
- Tote Kupferbereiche
- Unterversorgte thermische Verbindungen.
Diese Optionen sind im
Bei der Erstellung des Berichts werden alle Verstöße gegen diese Regeln im Bericht angezeigt. Klicken Sie im Bericht, um den zugehörigen Fehler im Leiterplatten-Editor anzuzeigen.
Unterbrochene Ebenen
Unterbrochene Ebenen treten auf, wenn ein Bereich der Ebene, der eine Verbindung zum Netz aufweist, elektrisch vom Rest der Ebene getrennt wird. Ein Beispiel hierfür ist ein Steckverbinder, der über eine geteilte Ebene platziert, aber nicht mit dieser verbunden ist. Die Hohlräume um die Pins verbinden sich und durchtrennen das Kupfer der Ebene vollständig, wodurch diese effektiv in zwei Teile geteilt wird.

Unterbrochene Ebene mit DRC-Fehler (hellgrün).
Totes Kupfer
Unter „totem Kupfer“ versteht man Kupferbereiche, die keine Verbindung zum Netz haben und zudem elektrisch von der ursprünglichen Ebene getrennt sind. Ein Beispiel hierfür ist ein Steckverbinder (der nicht mit der Ebene verbunden ist) mit eng beieinanderliegenden Pins, bei dem sich die Lücken um die Pins herum verbinden und so Bereiche des Ebenenkupfers vom Rest der Ebene isolieren.

Bereich mit totem Kupfer, der einen DRC-Fehler anzeigt (hellgrün).
Thermalverbindungen mit unzureichender Wärmeableitung
Thermals sind Verbindungen zur Ebene mit umgebenden „Aussparungen“ zur thermischen Entlastung, um die Wärmeleitfähigkeit zum Kupfer der Ebene zu verringern. Thermalverbindungen können „unterversorgt“ werden, wenn die Oberfläche der Kupferspeichen, die sie mit der Ebene verbinden, durch Hohlräume verringert wird. Diese Regel prüft auch die Oberfläche der Thermalverbindung (nicht nur die Speichen) auf Hohlräume, die in die Thermalverbindung hineinragen.

Unterversorgte thermische Verbindung mit DRC-Fehler (hellgrün).
Hinweise zu geteilten Ebenen
- DRC-Prüfungen für geteilte Ebenen sind nur im Batch-Modus möglich.
-
Sie müssen die Batch-DRC erneut ausführen, um Fehlermarkierungen zu entfernen, oder
Tools » Reset Error Markers im Hauptmenü auswählen. -
Berechnen Sie interne Ebenen nach der Bearbeitung neu und zeichnen Sie sie neu, indem Sie
Tools » Split Planes » Rebuild Split Planes on Current Layer/ Rebuild Split Planes on All Layers aus den Hauptmenüs. -
Für die Überprüfung auf unterbrochene Ebenen und nicht vermittelte Kupferflächen ist die
Un-Routed Net Regel (Electrical Kategorie)Batch aktiviert sein.