Razumijete li dva pravila PCB laminiranog dizajna?
- 1. Svaki sloj usmjeravanja mora imati susjedni referentni sloj (napajanje ili formacija);
- 2. Susjedni glavni sloj napajanja i uzemljenje trebaju se držati na minimalnoj udaljenosti kako bi se osigurao veliki spojni kapacitet;
Slijedi primjer niza od dva do osam slojeva:
- A. jednostrana PCB ploča i dvostrana PCB ploča laminirana
Za dva sloja, jer je broj slojeva mali, nema problema s kaširanjem.Kontrola EMI zračenja uglavnom se razmatra od ožičenja i rasporeda;
Elektromagnetska kompatibilnost jednoslojnih i dvoslojnih ploča postaje sve izraženija.Glavni razlog za ovu pojavu je preveliko područje signalne petlje, što ne samo da proizvodi jako elektromagnetsko zračenje, već čini krug osjetljivim na vanjske smetnje.Najjednostavniji način poboljšanja elektromagnetske kompatibilnosti linije je smanjenje područja petlje kritičnog signala.
Kritični signal: Iz perspektive elektromagnetske kompatibilnosti, kritični signal se uglavnom odnosi na signal koji proizvodi jako zračenje i osjetljiv je na vanjski svijet.Signali koji mogu proizvesti jako zračenje obično su periodični signali, poput niskih signala satova ili adresa.Signali osjetljivi na smetnje su oni s niskim razinama analognih signala.
Jednoslojne i dvoslojne ploče obično se koriste u dizajnu simulacije niske frekvencije ispod 10 KHz:
1) Usmjerite kablove za napajanje na isti sloj na radijalan način i minimizirajte zbroj duljina vodova;
2) Kada hodate po žici za napajanje i uzemljenju, blizu jedna drugoj;Položite žicu za uzemljenje blizu signalne žice ključa što je bliže moguće.Tako se formira manje područje petlje i smanjuje se osjetljivost zračenja diferencijalnog moda na vanjske smetnje.Kada se uz signalnu žicu doda žica za uzemljenje, formira se strujni krug s najmanjom površinom, a struja signala mora biti usmjerena kroz ovaj krug, a ne kroz drugi put uzemljenja.
3) Ako se radi o dvoslojnoj tiskanoj ploči, može biti s druge strane sklopne ploče, blizu signalne linije ispod, duž signalne linije provucite žicu za uzemljenje, liniju što je moguće širu.Rezultirajuća površina strujnog kruga jednaka je debljini strujne ploče pomnoženoj s duljinom signalne linije.
- B. Laminacija od četiri sloja
1. Sig-gnd (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
Za oba ova laminirana dizajna potencijalni problem je tradicionalna debljina ploče od 1,6 mm (62 mila).Razmak između slojeva postat će velik, ne samo pogodan za kontrolu impedancije, međuslojnog spajanja i zaštite;Konkretno, veliki razmak između slojeva napajanja smanjuje kapacitet ploče i nije pogodan za filtriranje šuma.
Za prvu shemu obično se koristi u slučaju velikog broja čipova na ploči.Ova shema može postići bolje SI performanse, ali EMI performanse nisu tako dobre, što se uglavnom kontrolira ožičenjem i drugim detaljima.Glavna pažnja: Formacija se nalazi u signalnom sloju najgušćeg signalnog sloja, pogodnog za apsorpciju i potiskivanje zračenja;Povećajte površinu ploče da odražava pravilo 20H.
Za drugu shemu, obično se koristi tamo gdje je gustoća čipa na ploči dovoljno niska i postoji dovoljno područja oko čipa za postavljanje potrebne bakrene prevlake.U ovoj shemi, vanjski sloj PCB-a je samo sloj, a srednja dva sloja su sloj signala/napona.Napajanje na signalnom sloju je usmjereno širokom linijom, što može učiniti impedanciju puta struje napajanja niskom, a impedancija mikrotrakaste staze signala također je niska, a također može zaštititi unutarnje zračenje signala kroz vanjski sloj.Sa stajališta EMI kontrole, ovo je najbolja dostupna 4-slojna PCB struktura.
Glavna pozornost: srednja dva sloja signala, razmak slojeva za miješanje snage treba otvoriti, smjer linije je okomit, izbjegavajte preslušavanje;Odgovarajuće područje upravljačke ploče koje odražava pravila 20H;Ako treba kontrolirati impedanciju žica, vrlo pažljivo položite žice ispod bakrenih otoka napajanja i uzemljenja.Osim toga, napajanje ili polaganje bakra treba biti međusobno povezano što je više moguće kako bi se osigurala DC i niskofrekventna povezanost.
- C. Laminacija šest slojeva ploča
Za dizajn visoke gustoće čipa i visoke frekvencije takta treba razmotriti dizajn 6-slojne ploče.Preporučuje se metoda laminiranja:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Za ovu shemu, shema laminiranja postiže dobar integritet signala, sa slojem signala u blizini sloja uzemljenja, slojem snage uparenim sa slojem uzemljenja, impedancija svakog sloja usmjeravanja može se dobro kontrolirati, a oba sloja mogu dobro apsorbirati magnetske vodove .Osim toga, može osigurati bolji povratni put za svaki sloj signala pod uvjetom potpunog napajanja i formiranja.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Za ovu shemu, ova se shema odnosi samo na slučaj kada gustoća uređaja nije jako visoka.Ovaj sloj ima sve prednosti gornjeg sloja, a uzemljena ploča gornjeg i donjeg sloja je relativno potpuna, što se može koristiti kao bolji zaštitni sloj.Važno je napomenuti da sloj snage treba biti blizu sloja koji nije glavna komponenta, jer će donja ravnina biti potpunija.Stoga je EMI izvedba bolja od prve sheme.
Sažetak: Za shemu šesteroslojne ploče, razmak između sloja snage i uzemljenja trebao bi biti minimiziran kako bi se postiglo dobro spajanje snage i uzemljenja.Međutim, iako su debljina ploče od 62 mila i razmak između slojeva smanjeni, još uvijek je teško kontrolirati vrlo mali razmak između glavnog izvora energije i sloja tla.U usporedbi s prvom shemom i drugom shemom, trošak druge sheme znatno je povećan.Stoga obično biramo prvu opciju kada slažemo.Tijekom dizajna, pridržavajte se pravila 20H i pravila slojeva zrcala.
- D. Laminacija od osam slojeva
1,DZbog slabog kapaciteta elektromagnetske apsorpcije i velike impedancije snage, ovo nije dobar način laminiranja.Njegova struktura je sljedeća:
1.Signal 1 površina komponente, mikrotrakasti sloj ožičenja
2.Signal 2 unutarnji mikrotrakasti sloj za usmjeravanje, dobar sloj za usmjeravanje (smjer X)
3.Ground
4. Sloj za usmjeravanje 3 trake signala, dobar sloj za usmjeravanje (smjer Y)
5.Signal 4 Sloj usmjeravanja kabela
6.Snaga
7.Signal 5 unutarnji mikrotrakasti sloj ožičenja
8.Signal 6 Mikrotrakasti sloj ožičenja
2. To je varijanta trećeg načina slaganja.Zbog dodavanja referentnog sloja, ima bolje EMI performanse, a karakteristična impedancija svakog sloja signala može se dobro kontrolirati
1.Signal 1 površina komponente, mikrotrakasti sloj ožičenja, dobar sloj ožičenja
2.Ground stratum, dobra sposobnost apsorpcije elektromagnetskih valova
3.Signal 2 Sloj usmjeravanja kabela.Dobar sloj za usmjeravanje kabela
4.Power sloj i sljedeći slojevi čine izvrsnu elektromagnetsku apsorpciju 5.Ground stratum
6.Signal 3 Sloj usmjeravanja kabela.Dobar sloj za usmjeravanje kabela
7. Formiranje snage, s velikom impedancijom snage
8.Signal 4 Microstrip kabelski sloj.Dobar sloj kabela
3,Tnajbolji način slaganja, jer upotreba višeslojne referentne ravnine tla ima vrlo dobar kapacitet geomagnetske apsorpcije.
1.Signal 1 površina komponente, mikrotrakasti sloj ožičenja, dobar sloj ožičenja
2.Ground stratum, dobra sposobnost apsorpcije elektromagnetskih valova
3.Signal 2 Sloj usmjeravanja kabela.Dobar sloj za usmjeravanje kabela
4.Power sloj i sljedeći slojevi čine izvrsnu elektromagnetsku apsorpciju 5.Ground stratum
6.Signal 3 Sloj usmjeravanja kabela.Dobar sloj za usmjeravanje kabela
7.Ground stratum, bolja sposobnost apsorpcije elektromagnetskih valova
8.Signal 4 Microstrip kabelski sloj.Dobar sloj kabela
Izbor koliko slojeva koristiti i kako koristiti slojeve ovisi o broju signalnih mreža na ploči, gustoći uređaja, gustoći PIN-a, frekvenciji signala, veličini ploče i mnogim drugim čimbenicima.Ove faktore moramo uzeti u obzir.Što je veći broj signalnih mreža, to je veća gustoća uređaja, što je veća gustoća PIN-a, to je veća frekvencija dizajna signala treba usvojiti što je više moguće.Za dobre EMI performanse najbolje je osigurati da svaki sloj signala ima svoj referentni sloj.
