পিসিবি স্ট্যাকআপ ডিজাইন পদ্ধতি

স্তরিত নকশা মূলত দুটি নিয়ম মেনে চলে:

1. প্রতিটি তারের স্তরের একটি সংলগ্ন রেফারেন্স স্তর (পাওয়ার বা গ্রাউন্ড লেয়ার) থাকতে হবে;
২. বৃহত্তর কাপলিং ক্যাপাসিট্যান্স প্রদানের জন্য সংলগ্ন প্রধান পাওয়ার স্তর এবং স্থল স্তর ন্যূনতম দূরত্বে রাখা উচিত;

 

উদাহরণস্বরূপ, ব্যাখ্যার জন্য নিচে দুই-স্তর বোর্ড থেকে আট-স্তর বোর্ড পর্যন্ত স্ট্যাকের তালিকা দেওয়া হল:

1. একতরফা পিসিবি বোর্ড এবং দ্বি-তরফা পিসিবি বোর্ড স্ট্যাক

দুই-স্তরের বোর্ডের ক্ষেত্রে, স্তরের সংখ্যা কম থাকার কারণে, ল্যামিনেশনের সমস্যা আর থাকে না। EMI বিকিরণ নিয়ন্ত্রণ মূলত তারের এবং বিন্যাস থেকে বিবেচনা করা হয়;

একক-স্তর বোর্ড এবং দ্বি-স্তর বোর্ডের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্যতা ক্রমশ বিশিষ্ট হয়ে উঠছে। এই ঘটনার প্রধান কারণ হল সিগন্যাল লুপ এলাকাটি খুব বড়, যা কেবল শক্তিশালী ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ তৈরি করে না, বরং সার্কিটটিকে বহিরাগত হস্তক্ষেপের প্রতি সংবেদনশীল করে তোলে। সার্কিটের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্যতা উন্নত করার জন্য, সবচেয়ে সহজ উপায় হল কী সিগন্যালের লুপ এলাকা হ্রাস করা।

মূল সংকেত: তড়িৎ চৌম্বকীয় সামঞ্জস্যের দৃষ্টিকোণ থেকে, মূল সংকেত বলতে মূলত এমন সংকেত বোঝায় যা শক্তিশালী বিকিরণ উৎপন্ন করে এবং বাইরের বিশ্বের প্রতি সংবেদনশীল সংকেত। শক্তিশালী বিকিরণ উৎপন্ন করতে পারে এমন সংকেতগুলি সাধারণত পর্যায়ক্রমিক সংকেত, যেমন ঘড়ি বা ঠিকানার নিম্ন-ক্রম সংকেত। হস্তক্ষেপের প্রতি সংবেদনশীল সংকেতগুলি হল নিম্ন স্তরের অ্যানালগ সংকেত।

একক এবং দ্বি-স্তর বোর্ড সাধারণত 10KHz এর নিচে কম-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যানালগ ডিজাইনে ব্যবহৃত হয়:

১) একই স্তরের পাওয়ার ট্রেসগুলি রেডিয়ালি রাউট করা হয় এবং লাইনগুলির মোট দৈর্ঘ্য কমিয়ে আনা হয়;

২) বিদ্যুৎ এবং গ্রাউন্ড তারগুলি চালানোর সময়, তাদের একে অপরের কাছাকাছি থাকা উচিত; কী সিগন্যাল তারের পাশে একটি গ্রাউন্ড তার রাখুন এবং এই গ্রাউন্ড তারটি সিগন্যাল তারের যতটা সম্ভব কাছাকাছি থাকা উচিত। এইভাবে, একটি ছোট লুপ এলাকা তৈরি হয় এবং বহিরাগত হস্তক্ষেপের প্রতি ডিফারেনশিয়াল মোড বিকিরণের সংবেদনশীলতা হ্রাস পায়। যখন সিগন্যাল তারের পাশে একটি গ্রাউন্ড তার যুক্ত করা হয়, তখন সবচেয়ে ছোট এলাকা সহ একটি লুপ তৈরি হয় এবং সিগন্যাল কারেন্ট অবশ্যই অন্যান্য গ্রাউন্ড তারের পরিবর্তে এই লুপটি গ্রহণ করবে।

৩) যদি এটি একটি দ্বি-স্তর সার্কিট বোর্ড হয়, তাহলে আপনি সার্কিট বোর্ডের অন্য পাশে সিগন্যাল লাইন বরাবর একটি গ্রাউন্ড ওয়্যার রাখতে পারেন, সিগন্যাল লাইনের ঠিক নীচে, এবং প্রথম লাইনটি যতটা সম্ভব প্রশস্ত হওয়া উচিত। এইভাবে গঠিত লুপ এরিয়াটি সার্কিট বোর্ডের পুরুত্বকে সিগন্যাল লাইনের দৈর্ঘ্য দ্বারা গুণিত করার সমান।

 

দুই এবং চার স্তরের ল্যামিনেট

১. SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;
২. জিএনডি-সিআইজি(পিডব্লিউআর)-সিআইজি(পিডব্লিউআর)-জিএনডি;

উপরের দুটি স্তরিত নকশার ক্ষেত্রে, সম্ভাব্য সমস্যা হল ঐতিহ্যবাহী ১.৬ মিমি (৬২ মিলি) বোর্ড পুরুত্বের। স্তরের ব্যবধান খুব বেশি হয়ে যাবে, যা কেবল প্রতিবন্ধকতা নিয়ন্ত্রণ, আন্তঃস্তর সংযোগ এবং শিল্ডিংয়ের জন্যই প্রতিকূল নয়; বিশেষ করে, পাওয়ার গ্রাউন্ড প্লেনের মধ্যে বড় ব্যবধান বোর্ডের ক্যাপাসিট্যান্স হ্রাস করে এবং শব্দ ফিল্টার করার জন্য সহায়ক নয়।

প্রথম স্কিমের জন্য, এটি সাধারণত সেই পরিস্থিতিতে প্রয়োগ করা হয় যেখানে বোর্ডে আরও চিপ থাকে। এই ধরণের স্কিমের মাধ্যমে আরও ভালো SI পারফরম্যান্স পাওয়া যায়, এটি EMI পারফরম্যান্সের জন্য খুব একটা ভালো নয়, মূলত ওয়্যারিং এবং অন্যান্য বিবরণ নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে। প্রধান মনোযোগ: সিগন্যাল স্তরের সংযোগকারী স্তরের উপর স্থল স্তরটি সবচেয়ে ঘন সংকেত সহ স্থাপন করা হয়, যা বিকিরণ শোষণ এবং দমন করতে উপকারী; 20H নিয়ম প্রতিফলিত করার জন্য বোর্ডের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি করুন।

দ্বিতীয় সমাধানের ক্ষেত্রে, এটি সাধারণত ব্যবহৃত হয় যখন বোর্ডে চিপের ঘনত্ব যথেষ্ট কম থাকে এবং চিপের চারপাশে পর্যাপ্ত জায়গা থাকে (প্রয়োজনীয় পাওয়ার কপার লেয়ার রাখুন)। এই স্কিমে, পিসিবির বাইরের স্তরটি গ্রাউন্ড লেয়ার এবং মাঝের দুটি স্তর হল সিগন্যাল/পাওয়ার লেয়ার। সিগন্যাল লেয়ারের পাওয়ার সাপ্লাই একটি প্রশস্ত লাইন দিয়ে রাউট করা হয়, যা পাওয়ার সাপ্লাই কারেন্টের পাথ ইম্পিডেন্স কম করতে পারে এবং সিগন্যাল মাইক্রোস্ট্রিপ পাথের ইম্পিডেন্সও কম থাকে এবং ভিতরের স্তরের সিগন্যাল রেডিয়েশনও বাইরের স্তর দ্বারা সুরক্ষিত হতে পারে। EMI নিয়ন্ত্রণের দৃষ্টিকোণ থেকে, এটি উপলব্ধ সেরা 4-স্তরের PCB কাঠামো।

প্রধান মনোযোগ: সিগন্যাল এবং পাওয়ার মিক্সিং স্তরের মাঝামাঝি দুটি স্তরের মধ্যে দূরত্ব প্রশস্ত করা উচিত এবং ক্রসটক এড়াতে তারের দিকটি উল্লম্ব হওয়া উচিত; বোর্ড এলাকাটি 20H নিয়ম প্রতিফলিত করার জন্য যথাযথভাবে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত; যদি আপনি তারের প্রতিবন্ধকতা নিয়ন্ত্রণ করতে চান, তাহলে উপরের সমাধানটি তারগুলিকে রুট করার জন্য খুব সতর্কতা অবলম্বন করা উচিত। এটি বিদ্যুৎ সরবরাহ এবং গ্রাউন্ডিংয়ের জন্য তামার দ্বীপের নীচে সাজানো হয়েছে। এছাড়াও, ডিসি এবং কম-ফ্রিকোয়েন্সি সংযোগ নিশ্চিত করার জন্য বিদ্যুৎ সরবরাহ বা গ্রাউন্ড স্তরের তামা যতটা সম্ভব আন্তঃসংযুক্ত করা উচিত।

 

 

তিন, ছয় স্তরের ল্যামিনেট

উচ্চ চিপ ঘনত্ব এবং উচ্চ ঘড়ির ফ্রিকোয়েন্সি সহ ডিজাইনের জন্য, একটি 6-স্তর বোর্ড নকশা বিবেচনা করা উচিত এবং স্ট্যাকিং পদ্ধতিটি সুপারিশ করা হয়:

1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;

এই ধরণের স্কিমের জন্য, এই ধরণের ল্যামিনেটেড স্কিমের মাধ্যমে আরও ভালো সিগন্যাল ইন্টিগ্রিটি পাওয়া যায়, সিগন্যাল লেয়ারটি গ্রাউন্ড লেয়ারের সাথে সংলগ্ন থাকে, পাওয়ার লেয়ার এবং গ্রাউন্ড লেয়ার জোড়া থাকে, প্রতিটি ওয়্যারিং লেয়ারের ইম্পিডেন্স আরও ভালোভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায় এবং দুটি স্ট্র্যাটাম চৌম্বক ক্ষেত্রের লাইনগুলিকে ভালোভাবে শোষণ করতে পারে। এবং যখন পাওয়ার সাপ্লাই এবং গ্রাউন্ড লেয়ার সম্পূর্ণ হয়, তখন এটি প্রতিটি সিগন্যাল লেয়ারের জন্য আরও ভালো রিটার্ন পাথ প্রদান করতে পারে।

2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;

এই ধরণের স্কিমের জন্য, এই ধরণের স্কিম শুধুমাত্র সেই পরিস্থিতির জন্য উপযুক্ত যেখানে ডিভাইসের ঘনত্ব খুব বেশি নয়, এই ধরণের ল্যামিনেশনে উপরের ল্যামিনেশনের সমস্ত সুবিধা রয়েছে এবং উপরের এবং নীচের স্তরগুলির স্থল সমতল তুলনামূলকভাবে সম্পূর্ণ, যা একটি ভাল শিল্ডিং স্তর হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি লক্ষ করা উচিত যে পাওয়ার স্তরটি সেই স্তরের কাছাকাছি হওয়া উচিত যা মূল উপাদান পৃষ্ঠ নয়, কারণ নীচের স্তরের সমতলটি আরও সম্পূর্ণ হবে। অতএব, EMI কর্মক্ষমতা প্রথম সমাধানের চেয়ে ভাল।

সারাংশ: ছয়-স্তর বোর্ড স্কিমের জন্য, পাওয়ার লেয়ার এবং গ্রাউন্ড লেয়ারের মধ্যে দূরত্ব কমিয়ে আনা উচিত যাতে ভালো পাওয়ার এবং গ্রাউন্ড কাপলিং পাওয়া যায়। তবে, যদিও বোর্ডের পুরুত্ব 62 মিলি এবং লেয়ার স্পেসিং কমানো হয়েছে, তবুও মূল পাওয়ার সাপ্লাই এবং গ্রাউন্ড লেয়ারের মধ্যে ব্যবধান কম রাখা সহজ নয়। প্রথম স্কিমের সাথে দ্বিতীয় স্কিমের তুলনা করলে, দ্বিতীয় স্কিমের খরচ অনেক বেড়ে যাবে। অতএব, স্ট্যাকিংয়ের সময় আমরা সাধারণত প্রথম বিকল্পটি বেছে নিই। ডিজাইন করার সময়, 20H নিয়ম এবং মিরর লেয়ার রুল ডিজাইন অনুসরণ করুন।

চার এবং আট স্তরের ল্যামিনেট

১. দুর্বল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শোষণ এবং উচ্চ বিদ্যুৎ সরবরাহ প্রতিবন্ধকতার কারণে এটি একটি ভালো স্ট্যাকিং পদ্ধতি নয়। এর গঠন নিম্নরূপ:
১. সিগন্যাল ১ কম্পোনেন্ট সারফেস, মাইক্রোস্ট্রিপ ওয়্যারিং লেয়ার
2. সিগন্যাল 2 অভ্যন্তরীণ মাইক্রোস্ট্রিপ তারের স্তর, আরও ভাল তারের স্তর (X দিক)
৩.ভূমি
৪. সিগন্যাল ৩ স্ট্রিপলাইন রাউটিং স্তর, উন্নত রাউটিং স্তর (Y দিক)
৫. সিগন্যাল ৪ স্ট্রিপলাইন রাউটিং স্তর
৬.শক্তি
৭. সিগন্যাল ৫ অভ্যন্তরীণ মাইক্রোস্ট্রিপ তারের স্তর
৮. সিগন্যাল ৬ মাইক্রোস্ট্রিপ ট্রেস লেয়ার

২. এটি তৃতীয় স্ট্যাকিং পদ্ধতির একটি রূপ। রেফারেন্স স্তর যুক্ত করার কারণে, এর EMI কর্মক্ষমতা আরও ভালো, এবং প্রতিটি সিগন্যাল স্তরের বৈশিষ্ট্যগত প্রতিবন্ধকতা ভালভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়।
১. সিগন্যাল ১ কম্পোনেন্ট সারফেস, মাইক্রোস্ট্রিপ ওয়্যারিং লেয়ার, ভালো ওয়্যারিং লেয়ার
2. গ্রাউন্ড স্ট্র্যাটাম, ভালো ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ শোষণ ক্ষমতা
৩. সিগন্যাল ২ স্ট্রিপলাইন রাউটিং স্তর, ভালো রাউটিং স্তর
৪. পাওয়ার পাওয়ার লেয়ার, ৫. গ্রাউন্ড লেয়ারের নিচে স্থল স্তরের সাথে চমৎকার ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শোষণ তৈরি করে।
৬. সিগন্যাল ৩ স্ট্রিপলাইন রাউটিং স্তর, ভালো রাউটিং স্তর
৭. পাওয়ার স্ট্র্যাটাম, বৃহৎ পাওয়ার সাপ্লাই ইম্পিডেন্স সহ
৮. সিগন্যাল ৪ মাইক্রোস্ট্রিপ ওয়্যারিং লেয়ার, ভালো ওয়্যারিং লেয়ার

৩. সর্বোত্তম স্ট্যাকিং পদ্ধতি, বহু-স্তর স্থল রেফারেন্স প্লেন ব্যবহারের কারণে, এর ভূ-চৌম্বকীয় শোষণ ক্ষমতা খুব ভালো।
১. সিগন্যাল ১ কম্পোনেন্ট সারফেস, মাইক্রোস্ট্রিপ ওয়্যারিং লেয়ার, ভালো ওয়্যারিং লেয়ার
2. গ্রাউন্ড স্ট্র্যাটাম, উন্নত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ শোষণ ক্ষমতা
৩. সিগন্যাল ২ স্ট্রিপলাইন রাউটিং স্তর, ভালো রাউটিং স্তর
৪. পাওয়ার পাওয়ার লেয়ার, স্থল স্তরের নীচে চমৎকার ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শোষণ তৈরি করে ৫. স্থল স্তর
৬. সিগন্যাল ৩ স্ট্রিপলাইন রাউটিং স্তর, ভালো রাউটিং স্তর
৭. গ্রাউন্ড স্ট্র্যাটাম, উন্নত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ শোষণ ক্ষমতা
৮. সিগন্যাল ৪ মাইক্রোস্ট্রিপ ওয়্যারিং লেয়ার, ভালো ওয়্যারিং লেয়ার

ডিজাইনে কত স্তরের বোর্ড ব্যবহার করা হবে তা কীভাবে নির্বাচন করবেন এবং কীভাবে সেগুলি স্ট্যাক করবেন তা বোর্ডে সিগন্যাল নেটওয়ার্কের সংখ্যা, ডিভাইসের ঘনত্ব, পিনের ঘনত্ব, সিগন্যাল ফ্রিকোয়েন্সি, বোর্ডের আকার ইত্যাদি অনেক বিষয়ের উপর নির্ভর করে। আমাদের এই বিষয়গুলিকে ব্যাপকভাবে বিবেচনা করতে হবে। যত বেশি সিগন্যাল নেটওয়ার্ক, ডিভাইসের ঘনত্ব যত বেশি, পিনের ঘনত্ব তত বেশি এবং সিগন্যাল ফ্রিকোয়েন্সি তত বেশি, মাল্টিলেয়ার বোর্ড ডিজাইন যতটা সম্ভব গ্রহণ করা উচিত। ভালো EMI পারফরম্যান্স পেতে, প্রতিটি সিগন্যাল স্তরের নিজস্ব রেফারেন্স স্তর থাকা নিশ্চিত করা ভাল।