PCB sakraušanas projektēšanas metode

Laminētais dizains galvenokārt atbilst diviem noteikumiem:

1. Katram elektroinstalācijas slānim jābūt blakus esošam atskaites slānim (strāvas vai zemējuma slānim);
2. Blakus esošajam galvenajam jaudas slānim un zemējuma slānim jāatrodas minimālā attālumā, lai nodrošinātu lielāku savienojuma kapacitāti;

 

Tālāk ir sniegts piemērs ar divslāņu līdz astoņslāņu plātņu kaudzes skaidrojumu:

1. Vienpusēja PCB plate un divpusēja PCB plates kaudze

Divslāņu platēm, pateicoties nelielajam slāņu skaitam, vairs nav laminēšanas problēmu. EMI starojuma kontrole galvenokārt tiek ņemta vērā no elektroinstalācijas un izkārtojuma;

Vienslāņa un divslāņu plates elektromagnētiskā saderība kļūst arvien izteiktāka. Šīs parādības galvenais iemesls ir pārāk liels signāla cilpas laukums, kas ne tikai rada spēcīgu elektromagnētisko starojumu, bet arī padara ķēdi jutīgu pret ārējiem traucējumiem. Lai uzlabotu ķēdes elektromagnētisko saderību, vienkāršākais veids ir samazināt atslēgas signāla cilpas laukumu.

Atslēgas signāls: No elektromagnētiskās saderības viedokļa atslēgas signāli galvenokārt attiecas uz signāliem, kas rada spēcīgu starojumu, un signāliem, kas ir jutīgi pret ārpasauli. Signāli, kas var radīt spēcīgu starojumu, parasti ir periodiski signāli, piemēram, pulksteņu vai adrešu zemas kārtas signāli. Signāli, kas ir jutīgi pret traucējumiem, ir analogie signāli ar zemāku līmeni.

Zemfrekvences analogos dizainos zem 10 kHz parasti tiek izmantotas viena un divu slāņu plates:

1) Viena slāņa jaudas līnijas tiek izvietotas radiāli, un kopējais līniju garums ir samazināts līdz minimumam;

2) Ievietojot strāvas un zemējuma vadus, tiem jāatrodas tuvu vienam otram; novietojiet zemējuma vadu blakus atslēgas signāla vadam, un šim zemējuma vadam jāatrodas pēc iespējas tuvāk signāla vadam. Tādā veidā veidojas mazāks cilpas laukums un samazinās diferenciālā režīma starojuma jutība pret ārējiem traucējumiem. Pievienojot zemējuma vadu blakus signāla vadam, veidojas cilpa ar mazāko laukumu, un signāla strāva noteikti plūdīs caur šo cilpu, nevis caur citiem zemējuma vadiem.

3) Ja tā ir divslāņu shēmas plate, varat novietot zemējuma vadu gar signāla līniju shēmas plates otrā pusē, tieši zem signāla līnijas, un pirmajai līnijai jābūt pēc iespējas platākai. Šādi izveidotās cilpas laukums ir vienāds ar shēmas plates biezumu, kas reizināts ar signāla līnijas garumu.

 

Divu un četru slāņu lamināti

1. SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. Zemējums — SIG(Jaudas) — SIG(Jaudas) — Zemējums;

Iepriekšminētajiem diviem laminētajiem dizainiem iespējamā problēma ir tradicionālā 1,6 mm (62 mil) plates biezums. Slāņu atstatums kļūs ļoti liels, kas ne tikai nelabvēlīgi ietekmē impedances kontroli, starpslāņu savienojumu un ekranēšanu, bet jo īpaši lielais atstatums starp barošanas zemējuma plaknēm samazina plates kapacitāti un neveicina trokšņu filtrēšanu.

Pirmā shēma parasti tiek izmantota situācijās, kad platē ir vairāk mikroshēmu. Šāda veida shēma var uzlabot SI veiktspēju, bet tā nav īpaši laba EMI veiktspējai, galvenokārt pateicoties elektromagnētiskajiem traucējumiem un citām kontrolējamām detaļām. Galvenā uzmanība jāpievērš: Zemējuma slānim jābūt novietotam uz signāla slāņa savienojošā slāņa ar blīvāko signālu, kas ir labvēlīgs starojuma absorbēšanai un slāpēšanai; plates laukums ir jāpalielina, lai atspoguļotu 20H likumu.

Kas attiecas uz otro risinājumu, to parasti izmanto, ja mikroshēmas blīvums uz plates ir pietiekami zems un ap mikroshēmu ir pietiekami daudz vietas (jānovieto nepieciešamais barošanas vara slānis). Šajā shēmā PCB ārējais slānis ir zemes slānis, bet divi vidējie slāņi ir signāla/barošanas slāņi. Barošanas avots signāla slānī ir novadīts pa platu līniju, kas var samazināt barošanas avota strāvas ceļa impedanci, un signāla mikrolentes ceļa impedance ir arī zema, un iekšējā slāņa signāla starojumu var ekranēt arī ārējais slānis. No EMI kontroles viedokļa šī ir labākā pieejamā 4 slāņu PCB struktūra.

Galvenā uzmanība: Jāpalielina attālums starp diviem vidējiem signāla un jaudas sajaukšanas slāņiem, un vadu virzienam jābūt vertikālam, lai izvairītos no šķērsrunas; plates laukums ir atbilstoši jākontrolē, lai atspoguļotu 20H likumu; ja vēlaties kontrolēt vadu pretestību, iepriekšminētajā risinājumā jābūt ļoti uzmanīgam, vadus novietojot zem vara salas barošanas avotam un zemējumam. Turklāt vara vadiem barošanas avota vai zemējuma slānī jābūt pēc iespējas savstarpēji savienotiem, lai nodrošinātu līdzstrāvas un zemfrekvences savienojumu.

 

 

Trīs, sešu slāņu lamināts

Dizainiem ar lielāku mikroshēmu blīvumu un augstāku pulksteņa frekvenci jāapsver 6 slāņu plates dizains, un ieteicama kraušanas metode:

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

Šāda veida shēmā šāda veida laminētā shēma var nodrošināt labāku signāla integritāti, signāla slānis atrodas blakus zemes slānim, barošanas slānis un zemes slānis ir savienoti pārī, katra vadu slāņa impedanci var labāk kontrolēt, un divi slāņi var labi absorbēt magnētiskā lauka līnijas. Un, kad barošanas avots un zemes slānis ir pabeigti, tas var nodrošināt labāku atgriešanās ceļu katram signāla slānim.

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

Šāda veida shēmai šāda veida shēma ir piemērota tikai situācijām, kad ierīces blīvums nav ļoti augsts, šāda veida laminēšanai ir visas augšējās laminēšanas priekšrocības, un augšējā un apakšējā slāņa iezemētā plakne ir relatīvi pilnīga, ko var izmantot kā labāku ekranēšanas slāni. Jāatzīmē, ka jaudas slānim jāatrodas tuvu slānim, kas nav galvenās komponentes virsma, jo apakšējā slāņa plakne būs pilnīgāka. Tāpēc EMI veiktspēja ir labāka nekā pirmajam risinājumam.

Kopsavilkums: Sešu slāņu plates shēmai attālums starp barošanas slāni un zemējuma slāni ir jāsamazina līdz minimumam, lai nodrošinātu labu jaudas un zemējuma savienojumu. Tomēr, lai gan plates biezums ir 62 mil un slāņu atstatums ir samazināts, nav viegli kontrolēt, lai atstarpe starp galveno barošanas avotu un zemējuma slāni būtu maza. Salīdzinot pirmo shēmu ar otro shēmu, otrās shēmas izmaksas ievērojami palielināsies. Tāpēc, kraujot, mēs parasti izvēlamies pirmo variantu. Projektējot, jāievēro 20H likums un spoguļslāņa likums.

Četru un astoņu slāņu lamināti

1. Šī nav laba sakraušanas metode sliktas elektromagnētiskās absorbcijas un lielas barošanas avota pretestības dēļ. Tās struktūra ir šāda:
1. signāla 1. komponenta virsma, mikrostripas vadu slānis
2. Signāla 2 iekšējais mikrolentas elektroinstalācijas slānis, labāks elektroinstalācijas slānis (X virziens)
3. Zeme
4. 3. signāla sloksnes līnijas maršrutēšanas slānis, labāks maršrutēšanas slānis (Y virziens)
5.Signāla 4 sloksnes līnijas maršrutēšanas slānis
6. Jauda
7. Signāla 5 iekšējais mikrostripas vadu slānis
8.Signāla 6 mikrostripas izsekošanas slānis

2. Tā ir trešās sakraušanas metodes variants. Pateicoties atsauces slāņa pievienošanai, tai ir labāka EMI veiktspēja, un katra signāla slāņa raksturīgo impedanci var labi kontrolēt.
1. signāla 1. komponenta virsma, mikrolentas elektroinstalācijas slānis, labs elektroinstalācijas slānis
2. Zemes slānis, laba elektromagnētisko viļņu absorbcijas spēja
3. 2. signāla sloksnes līnijas maršrutēšanas slānis, labs maršrutēšanas slānis
4. Jaudas slānis, kas veido izcilu elektromagnētisko absorbciju ar zemējuma slāni. 5. Zemējuma slānis
6.Signal 3 stripline maršrutēšanas slānis, labs maršrutēšanas slānis
7. Jaudas slānis ar lielu barošanas avota pretestību
8.Signal 4 mikrostripas elektroinstalācijas slānis, labs elektroinstalācijas slānis

3. Labākā sakraušanas metode, pateicoties daudzslāņu zemes atskaites plakņu izmantošanai, tai ir ļoti laba ģeomagnētiskā absorbcijas spēja.
1. signāla 1. komponenta virsma, mikrolentas elektroinstalācijas slānis, labs elektroinstalācijas slānis
2. Zemes slānis, labāka elektromagnētisko viļņu absorbcijas spēja
3. 2. signāla sloksnes līnijas maršrutēšanas slānis, labs maršrutēšanas slānis
4. Jaudas slānis, kas veido lielisku elektromagnētisko absorbciju ar zemējuma slāni. 5. Zemes slānis
6.Signal 3 stripline maršrutēšanas slānis, labs maršrutēšanas slānis
7. Zemes slānis, labāka elektromagnētisko viļņu absorbcijas spēja
8.Signal 4 mikrostripas elektroinstalācijas slānis, labs elektroinstalācijas slānis

Tas, cik slāņu plates tiek izmantotas konstrukcijā un kā tās sakraut, ir atkarīgs no daudziem faktoriem, piemēram, signāla tīklu skaita uz plates, ierīču blīvuma, PIN blīvuma, signāla frekvences, plates izmēra utt. Šie faktori jāņem vērā visaptverošā veidā. Jo vairāk signāla tīklu, jo lielāks ierīču blīvums, jo lielāks PIN blīvums un jo augstāka signāla frekvence, jo vairāk jāizmanto daudzslāņu plates konstrukcija. Lai iegūtu labu EMI veiktspēju, vislabāk ir nodrošināt, lai katram signāla slānim būtu savs atskaites slānis.