Lamineli tasarım temel olarak iki kurala uygundur:
1. Her kablolama katmanının bitişiğinde bir referans katmanı (güç veya toprak katmanı) bulunmalıdır;
2. Daha büyük kuplaj kapasitansı sağlamak için bitişik ana güç katmanı ve toprak katmanı arasındaki mesafe minimum düzeyde tutulmalıdır;
Aşağıda iki katlı tahtadan sekiz katlı tahtaya kadar olan yığın örnek bir açıklama olarak listelenmiştir:
1. Tek taraflı PCB kartı ve çift taraflı PCB kartı yığını
Çift katmanlı levhalarda, katman sayısının az olması nedeniyle laminasyon sorunu yaşanmaz. EMI radyasyonunun kontrolü esas olarak kablolama ve yerleşim planından kaynaklanır;
Tek katmanlı ve çift katmanlı devre kartlarının elektromanyetik uyumluluğu giderek daha belirgin hale gelmiştir. Bu olgunun temel nedeni, sinyal döngü alanının çok büyük olmasıdır; bu durum yalnızca güçlü elektromanyetik radyasyon üretmekle kalmaz, aynı zamanda devreyi dış parazitlere karşı hassas hale getirir. Devrenin elektromanyetik uyumluluğunu iyileştirmenin en kolay yolu, anahtar sinyalinin döngü alanını küçültmektir.
Anahtar sinyal: Elektromanyetik uyumluluk açısından, anahtar sinyaller esas olarak güçlü radyasyon üreten sinyalleri ve dış dünyaya duyarlı sinyalleri ifade eder. Güçlü radyasyon üretebilen sinyaller genellikle saat veya adres sinyalleri gibi düşük dereceli periyodik sinyallerdir. Girişime duyarlı sinyaller ise daha düşük seviyeli analog sinyallerdir.
10KHz'in altındaki düşük frekanslı analog tasarımlarda genellikle tek ve çift katmanlı kartlar kullanılır:
1) Aynı katmandaki güç hatları radyal olarak yönlendirilir ve hatların toplam uzunluğu en aza indirilir;
2) Güç ve topraklama kabloları birbirine yakın döşenmelidir; ana sinyal kablosunun yanına bir topraklama kablosu yerleştirin ve bu topraklama kablosu sinyal kablosuna mümkün olduğunca yakın olmalıdır. Bu şekilde, daha küçük bir döngü alanı oluşturulur ve diferansiyel mod radyasyonunun dış parazitlere duyarlılığı azaltılır. Sinyal kablosunun yanına bir topraklama kablosu eklendiğinde, en küçük alana sahip bir döngü oluşturulur ve sinyal akımı kesinlikle diğer topraklama kabloları yerine bu döngüyü kullanacaktır.
3) Çift katmanlı bir devre kartı ise, devre kartının diğer tarafındaki sinyal hattı boyunca, sinyal hattının hemen altına bir topraklama kablosu döşeyebilirsiniz; ilk hat mümkün olduğunca geniş olmalıdır. Bu şekilde oluşturulan devre alanı, devre kartının kalınlığının sinyal hattının uzunluğuyla çarpımına eşittir.
İki ve dört katmanlı laminatlar
1. SIG－GND(GÜÇ)－GÜÇ (GND)－SİG;
2. GND－SIG(GÜÇ)－SIG(GÜÇ)－GND;
Yukarıdaki iki lamine tasarımda, potansiyel sorun geleneksel 1,6 mm (62 mil) kart kalınlığıdır. Katman aralığı çok genişleyecek ve bu durum yalnızca empedans, katmanlar arası bağlantı ve ekranlama kontrolü için elverişsiz olmakla kalmayacak; özellikle güç topraklama düzlemleri arasındaki geniş aralık, kart kapasitansını düşürecek ve gürültü filtrelemeye elverişli olmayacaktır.
İlk şema, genellikle kartta daha fazla yonga bulunan durumlar için uygulanır. Bu tür bir şema daha iyi SI performansı sağlayabilir, ancak EMI performansı için pek iyi değildir; özellikle kablolama ve kontrolle ilgili diğer detaylar nedeniyle. Dikkat edilmesi gereken önemli nokta: Topraklama katmanı, en yoğun sinyale sahip sinyal katmanının bağlantı katmanına yerleştirilir; bu, radyasyonu emmek ve bastırmak için faydalıdır; kartın alanını 20H kuralını yansıtacak şekilde artırır.
İkinci çözüme gelince, genellikle kart üzerindeki çip yoğunluğu yeterince düşük ve çipin etrafında yeterli alan (gerekli güç bakır katmanını yerleştirin) olduğunda kullanılır. Bu şemada, PCB'nin dış katmanı toprak katmanı, ortadaki iki katman ise sinyal/güç katmanlarıdır. Sinyal katmanındaki güç kaynağı, geniş bir hat üzerinden yönlendirilir; bu da güç kaynağı akımının yol empedansını ve sinyal mikroşerit yolunun empedansını düşük hale getirebilir ve iç katman sinyal radyasyonu da dış katman tarafından korunabilir. EMI kontrolü açısından, bu, mevcut en iyi 4 katmanlı PCB yapısıdır.
Dikkat edilmesi gereken önemli nokta: Sinyal ve güç karıştırma katmanlarının ortadaki iki katmanı arasındaki mesafe genişletilmeli ve çapraz konuşmayı önlemek için kablolama yönü dikey olmalıdır; kart alanı, 20H kuralını yansıtacak şekilde uygun şekilde kontrol edilmelidir; kablolama empedansını kontrol etmek istiyorsanız, yukarıdaki çözümde olduğu gibi kabloların yönlendirilmesine çok dikkat edilmelidir. Güç kaynağı ve topraklama için bakır adanın altına yerleştirilmiştir. Ayrıca, DC ve düşük frekans bağlantısını sağlamak için güç kaynağı veya topraklama katmanındaki bakırlar mümkün olduğunca birbirine bağlanmalıdır.
Üç, altı katmanlı laminat
Daha yüksek çip yoğunluğuna ve daha yüksek saat frekansına sahip tasarımlar için 6 katmanlı bir kart tasarımı düşünülmeli ve istifleme yöntemi önerilmelidir:
1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Bu tür bir şema için, bu tür lamine şema daha iyi sinyal bütünlüğü sağlayabilir, sinyal katmanı toprak katmanına bitişiktir, güç katmanı ve toprak katmanı eşleştirilmiştir, her kablo katmanının empedansı daha iyi kontrol edilebilir ve iki katman manyetik alan çizgilerini iyi emebilir. Güç kaynağı ve toprak katmanı tamamlandığında, her sinyal katmanı için daha iyi bir dönüş yolu sağlanabilir.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Bu tür bir şema, yalnızca cihaz yoğunluğunun çok yüksek olmadığı durumlar için uygundur. Bu tür laminasyon, üst laminasyonun tüm avantajlarına sahiptir ve üst ve alt katmanların topraklama düzlemi nispeten eksiksizdir, bu da daha iyi bir koruma katmanı olarak kullanılabilir. Güç katmanının, ana bileşen yüzeyi olmayan katmana yakın olması gerektiği unutulmamalıdır, çünkü alt katmanın düzlemi daha eksiksiz olacaktır. Bu nedenle, EMI performansı ilk çözümden daha iyidir.
Özet: Altı katmanlı devre şemasında, iyi bir güç ve toprak bağlantısı elde etmek için güç katmanı ile toprak katmanı arasındaki mesafe en aza indirilmelidir. Ancak, devre kartının kalınlığı 62 mil (62 mil) ve katman aralığı azaltılmış olsa da, ana güç kaynağı ile toprak katmanı arasındaki mesafenin küçük olmasını kontrol etmek kolay değildir. İlk şema ile ikinci şema karşılaştırıldığında, ikinci şemanın maliyeti büyük ölçüde artacaktır. Bu nedenle, istifleme yaparken genellikle ilk seçeneği tercih ederiz. Tasarım yaparken 20H kuralını ve ayna katmanı kuralını izleyin.
Dört ve sekiz katmanlı laminatlar
1. Zayıf elektromanyetik emilim ve yüksek güç kaynağı empedansı nedeniyle bu, iyi bir istifleme yöntemi değildir. Yapısı aşağıdaki gibidir:
1.Sinyal 1 bileşen yüzeyi, mikroşerit kablolama katmanı
2. Sinyal 2 dahili mikroşerit kablolama katmanı, daha iyi kablolama katmanı (X yönü)
3.Zemin
4. Sinyal 3 şerit hat yönlendirme katmanı, daha iyi yönlendirme katmanı (Y yönü)
5.Signal 4 şerit hat yönlendirme katmanı
6.Güç
7. Sinyal 5 dahili mikroşerit kablolama katmanı
8.Sinyal 6 mikroşerit iz katmanı
2. Üçüncü istifleme yönteminin bir çeşididir. Referans katmanının eklenmesi sayesinde daha iyi EMI performansına sahiptir ve her sinyal katmanının karakteristik empedansı iyi kontrol edilebilir.
1.Sinyal 1 bileşen yüzeyi, mikroşerit kablolama katmanı, iyi kablolama katmanı
2. Zemin tabakası, iyi elektromanyetik dalga emme yeteneği
3. Sinyal 2 şerit hat yönlendirme katmanı, iyi yönlendirme katmanı
4. Güç katmanı, altındaki toprak katmanıyla mükemmel elektromanyetik emilim oluşturur. 5. Toprak katmanı
6.Signal 3 şeritli yönlendirme katmanı, iyi yönlendirme katmanı
7. Büyük güç kaynağı empedansına sahip güç katmanı
8.Sinyal 4 mikroşerit kablolama katmanı, iyi kablolama katmanı
3. Çok katmanlı zemin referans düzlemlerinin kullanılması nedeniyle en iyi istifleme yöntemi olup, çok iyi jeomanyetik soğurma kapasitesine sahiptir.
1.Sinyal 1 bileşen yüzeyi, mikroşerit kablolama katmanı, iyi kablolama katmanı
2. Zemin tabakası, daha iyi elektromanyetik dalga emme yeteneği
3. Sinyal 2 şerit hat yönlendirme katmanı, iyi yönlendirme katmanı
4. Güç katmanı, altındaki toprak katmanıyla mükemmel elektromanyetik emilim oluşturur 5. Toprak katmanı
6.Signal 3 şeritli yönlendirme katmanı, iyi yönlendirme katmanı
7. Zemin tabakası, daha iyi elektromanyetik dalga emme yeteneği
8.Sinyal 4 mikroşerit kablolama katmanı, iyi kablolama katmanı
Tasarımda kaç katman kart kullanılacağı ve bunların nasıl istifleneceği, karttaki sinyal ağı sayısı, cihaz yoğunluğu, PIN yoğunluğu, sinyal frekansı, kart boyutu vb. gibi birçok faktöre bağlıdır. Bu faktörleri kapsamlı bir şekilde ele almalıyız. Sinyal ağı sayısı arttıkça, cihaz yoğunluğu, PIN yoğunluğu ve sinyal frekansı arttıkça, mümkün olduğunca çok katmanlı kart tasarımı benimsenmelidir. İyi bir EMI performansı elde etmek için, her sinyal katmanının kendi referans katmanına sahip olduğundan emin olmak en iyisidir.