قبل التصميم متعدد الطبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور اللوحة ، يحتاج المصمم أولاً إلى تحديد هيكل لوحة الدائرة المستخدمة وفقًا لمقياس الدائرة وحجم لوحة الدائرة ومتطلبات التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) ، أي لتحديد ما إذا كان سيستخدم 4 طبقات أو 6 طبقات أو طبقات أكثر من لوحات الدوائر . بعد تحديد عدد الطبقات ، حدد مكان وضع الطبقات الكهربائية الداخلية وكيفية توزيع الإشارات المختلفة على هذه الطبقات. هذا هو اختيار هيكل مكدس ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات.

يعتبر الهيكل الرقائقي عاملاً مهمًا يؤثر على أداء EMC للوحات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وهو أيضًا وسيلة مهمة لقمع التداخل الكهرومغناطيسي. تقدم هذه المقالة المحتوى ذي الصلة لهيكل مكدس لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات.

بعد تحديد عدد طبقات الطاقة والأرض والإشارة ، يكون الترتيب النسبي لها موضوعًا لا يمكن لكل مهندس ثنائي الفينيل متعدد الكلور تجنبه ؛

المبدأ العام لترتيب الطبقة:

1. لتحديد الهيكل الرقائقي للوح ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات ، يجب مراعاة المزيد من العوامل. من منظور الأسلاك ، كلما زاد عدد الطبقات ، كانت الأسلاك أفضل ، لكن تكلفة وصعوبة تصنيع الألواح ستزداد أيضًا. بالنسبة للمصنعين ، ما إذا كان الهيكل الرقائقي متماثلًا أم لا هو التركيز الذي يجب الانتباه إليه عند تصنيع لوحات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لذلك فإن اختيار عدد الطبقات يحتاج إلى مراعاة احتياجات جميع الجوانب لتحقيق أفضل توازن. للمصممين ذوي الخبرة ، بعد الانتهاء من التخطيط المسبق للمكونات ، سيركزون على تحليل عنق الزجاجة لأسلاك ثنائي الفينيل متعدد الكلور. تتحد مع أدوات EDA الأخرى لتحليل كثافة الأسلاك للوحة الدائرة ؛ ثم تجميع عدد وأنواع خطوط الإشارة مع متطلبات الأسلاك الخاصة ، مثل الخطوط التفاضلية ، وخطوط الإشارة الحساسة ، وما إلى ذلك ، لتحديد عدد طبقات الإشارة ؛ ثم حسب نوع مصدر الطاقة والعزل ومضاد التداخل متطلبات تحديد عدد الطبقات الكهربائية الداخلية. بهذه الطريقة ، يتم تحديد عدد طبقات لوحة الدائرة بالكامل بشكل أساسي.

2. الجزء السفلي من سطح المكون (الطبقة الثانية) هو المستوى الأرضي ، والذي يوفر طبقة حماية الجهاز والمستوى المرجعي للأسلاك العلوية ؛ يجب أن تكون طبقة الإشارة الحساسة مجاورة لطبقة كهربائية داخلية (طاقة داخلية / طبقة أرضية) ، باستخدام الطبقة الكهربائية الداخلية الكبيرة فيلم نحاسي لتوفير حماية لطبقة الإشارة. يجب أن تكون طبقة إرسال الإشارات عالية السرعة في الدائرة عبارة عن طبقة وسيطة للإشارة وموجودة بين طبقتين كهربائيتين داخليتين. وبهذه الطريقة ، يمكن للفيلم النحاسي للطبقتين الكهربائيتين الداخليتين أن يوفر درعًا كهرومغناطيسيًا لنقل الإشارات عالية السرعة ، وفي الوقت نفسه ، يمكنه الحد بشكل فعال من إشعاع الإشارة عالية السرعة بين الطبقتين الكهربائيتين الداخليتين دون التسبب في تدخل خارجي.

3. جميع طبقات الإشارة قريبة قدر الإمكان من مستوى الأرض ؛

4. حاول تجنب طبقتين من الإشارات المتجاورتين مباشرة ؛ من السهل إدخال الحديث المتبادل بين طبقات الإشارة المجاورة ، مما يؤدي إلى فشل وظيفة الدائرة. يمكن أن تؤدي إضافة مستوى أرضي بين طبقتي الإشارة إلى تجنب الحديث المتبادل بشكل فعال.

5. مصدر الطاقة الرئيسي أقرب ما يمكن إليه في المقابل ؛

6. ضع في الاعتبار تناسق الهيكل الرقائقي.

7. بالنسبة لتخطيط طبقة اللوحة الأم ، من الصعب على اللوحات الأم الموجودة التحكم في الأسلاك المتوازية لمسافات طويلة. بالنسبة لتردد التشغيل على مستوى اللوحة فوق 50 ميجا هرتز (راجع الوضع أقل من 50 ميجا هرتز ، يرجى الاسترخاء بشكل مناسب) ، يوصى بترتيب المبدأ:

سطح المكون وسطح اللحام عبارة عن مستوى أرضي كامل (درع) ؛ لا توجد طبقات أسلاك متوازية مجاورة ؛ جميع طبقات الإشارة قريبة قدر الإمكان من مستوى الأرض ؛

إشارة المفتاح مجاورة للأرض ولا تعبر القسم.

ملاحظة: عند إعداد طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المحددة ، يجب إتقان المبادئ المذكورة أعلاه بمرونة. بناءً على فهم المبادئ المذكورة أعلاه ، وفقًا للمتطلبات الفعلية للوحة الفردية ، مثل: ما إذا كانت طبقة الأسلاك الرئيسية ، أو مصدر الطاقة ، أو قسم المستوى الأرضي مطلوبًا ، وما إلى ذلك ، حدد ترتيب الطبقات ، ولا تفعل ذلك. ر فقط نسخها صراحة ، أو التمسك بها.

8. يمكن للطبقات الكهربائية الداخلية متعددة التأريض أن تقلل بشكل فعال مقاومة الأرض. على سبيل المثال ، تستخدم طبقة الإشارة A وطبقة الإشارة B مستويات أرضية منفصلة ، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال من تداخل النمط الشائع.

الهيكل متعدد الطبقات شائع الاستخدام: لوح من 4 طبقات

فيما يلي مثال على لوحة من 4 طبقات لتوضيح كيفية تحسين الترتيب والجمع بين الهياكل المصفحة المختلفة.

بالنسبة للوحات ذات 4 طبقات شائعة الاستخدام ، توجد طرق التكديس التالية (من أعلى إلى أسفل).

(1) Siganl_1 (أعلى) ، GND (داخلي_1) ، POWER (Inner_2) ، Siganl_2 (أسفل).

(2) Siganl_1 (أعلى) ، POWER (Inner_1) ، GND (Inner_2) ، Siganl_2 (أسفل).

(3) POWER (أعلى) ، Siganl_1 (Inner_1) ، GND (Inner_2) ، Siganl_2 (أسفل).

من الواضح أن الخيار 3 يفتقر إلى الاقتران الفعال بين طبقة الطاقة والطبقة الأرضية ويجب عدم اعتماده.

ثم كيف ينبغي تحديد الخيارين 1 و 2؟

في ظل الظروف العادية ، سيختار المصممون الخيار 1 كهيكل للوحة ذات 4 طبقات. سبب الاختيار ليس أنه لا يمكن اعتماد الخيار 2 ، ولكن لوحة PCB العامة تضع المكونات على الطبقة العليا فقط ، لذلك من الأنسب اعتماد الخيار 1.

ولكن عندما يلزم وضع المكونات على كل من الطبقتين العلوية والسفلية ، ويكون سمك العازل بين طبقة الطاقة الداخلية والطبقة الأرضية كبيرًا ويكون أداة التوصيل ضعيفة ، فمن الضروري مراعاة الطبقة التي بها عدد أقل من خطوط الإشارة. بالنسبة للخيار 1 ، يوجد عدد أقل من خطوط الإشارة على الطبقة السفلية ، ويمكن استخدام فيلم نحاسي كبير الحجم للاقتران مع طبقة الطاقة ؛ على العكس من ذلك ، إذا كانت المكونات مرتبة بشكل أساسي على الطبقة السفلية ، فيجب استخدام الخيار 2 لإنشاء اللوحة.

إذا تم اعتماد هيكل مصفح ، فإن طبقة الطاقة والطبقة الأرضية مقترنة بالفعل. بالنظر إلى متطلبات التناظر ، تم اعتماد المخطط 1 بشكل عام.

6 طبقات المجلس

بعد الانتهاء من تحليل الهيكل الرقائقي للوحة المكونة من 4 طبقات ، يستخدم ما يلي مثالاً على مجموعة الألواح المكونة من 6 طبقات لتوضيح الترتيب والجمع بين اللوحة المكونة من 6 طبقات والطريقة المفضلة.

(1) Siganl_1 (أعلى) ، GND (Inner_1) ، Siganl_2 (Inner_2) ، Siganl_3 (Inner_3) ، الطاقة (Inner_4) ، Siganl_4 (السفلي).

يستخدم الحل 1 4 طبقات إشارة وطبقتين داخليتين للطاقة / الأرض ، مع المزيد من طبقات الإشارة ، مما يؤدي إلى عمل الأسلاك بين المكونات ، ولكن عيوب هذا الحل أكثر وضوحًا أيضًا ، والتي تتجلى في الجانبين التاليين:

① مستوى الطاقة والمستوى الأرضي بعيدان عن بعضهما البعض ، ولم يتم اقترانهما بشكل كافٍ.

② طبقة الإشارة Siganl_2 (Inner_2) و Siganl_3 (Inner_3) متجاورتان بشكل مباشر ، لذا فإن عزل الإشارة ليس جيدًا ومن السهل حدوث تداخل.

(2) Siganl_1 (أعلى) ، Siganl_2 (Inner_1) ، POWER (Inner_2) ، GND (Inner_3) ، Siganl_3 (Inner_4) ، Siganl_4 (السفلي).

المخطط 2 مقارنة بالمخطط 1 ، ترتبط طبقة الطاقة والمستوى الأرضي تمامًا ، والتي لها مزايا معينة مقارنة بالمخطط 1 ، ولكن

إن طبقات الإشارة Siganl_1 (أعلى) و Siganl_2 (Inner_1) و Siganl_3 (Inner_4) و Siganl_4 (السفلي) متجاورة مباشرة مع بعضها البعض. إن عزل الإشارة ليس جيدًا ، ومشكلة الحديث المتبادل لم تحل.

(3) Siganl_1 (أعلى) ، GND (Inner_1) ، Siganl_2 (Inner_2) ، POWER (Inner_3) ، GND (داخلي 4) ، Siganl_3 (أسفل).

مقارنة بالمخطط 1 والمخطط 2 ، يحتوي المخطط 3 على طبقة إشارة أقل وطبقة كهربائية داخلية أخرى. على الرغم من تقليل الطبقات المتاحة للأسلاك ، إلا أن هذا المخطط يحل العيوب الشائعة في المخطط 1 والمخطط 2.

① تم ربط الطائرة الكهربائية والمستوى الأرضي بإحكام.

② كل طبقة إشارة مجاورة مباشرة للطبقة الكهربائية الداخلية ، ومعزولة بشكل فعال عن طبقات الإشارة الأخرى ، وليس من السهل حدوث تداخل.

③ Siganl_2 (Inner_2) مجاور للطبقتين الكهربائيتين الداخليتين GND (Inner_1) و POWER (Inner_3) ، والتي يمكن استخدامها لنقل الإشارات عالية السرعة. يمكن للطبقتين الكهربيتين الداخليتين حماية التداخل من العالم الخارجي إلى طبقة Siganl_2 (Inner_2) والتداخل من Siganl_2 (Inner_2) مع العالم الخارجي بشكل فعال.

من جميع الجوانب ، من الواضح أن المخطط 3 هو الأكثر تحسينًا. في الوقت نفسه ، يعد المخطط 3 أيضًا هيكلًا مصفحًا شائع الاستخدام للألواح المكونة من 6 طبقات. من خلال تحليل المثالين أعلاه ، أعتقد أن القارئ لديه فهم معين للبنية المتتالية ، ولكن في بعض الحالات ، لا يمكن لمخطط معين تلبية جميع المتطلبات ، الأمر الذي يتطلب النظر في أولوية مبادئ التصميم المختلفة. لسوء الحظ ، نظرًا لحقيقة أن تصميم طبقة لوحة الدائرة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بخصائص الدائرة الفعلية ، يختلف الأداء المضاد للتداخل وتركيز التصميم في الدوائر المختلفة ، لذلك في الواقع ليس لهذه المبادئ أولوية محددة للرجوع إليها. ولكن ما هو مؤكد هو أن مبدأ التصميم 2 (يجب أن تكون طبقة الطاقة الداخلية والطبقة الأرضية مقترنة بإحكام) يجب أن تتحقق أولاً في التصميم ، وإذا كانت هناك حاجة إلى إرسال إشارات عالية السرعة في الدائرة ، فإن مبدأ التصميم 3 (طبقة إرسال إشارة عالية السرعة في الدائرة) يجب أن تكون الطبقة المتوسطة للإشارة وتقع بين طبقتين كهربائيتين داخليتين).

10 طبقات المجلس

تصميم نموذجي للوحة من 10 طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تسلسل الأسلاك العام هو TOP – GND – طبقة الإشارة – طبقة الطاقة – GND – طبقة الإشارة – طبقة الطاقة – طبقة الإشارة – GND – الأسفل

تسلسل الأسلاك نفسه ليس بالضرورة ثابتًا ، ولكن هناك بعض المعايير والمبادئ لتقييده: على سبيل المثال ، تستخدم الطبقات المجاورة للطبقة العليا والطبقة السفلية GND لضمان خصائص التوافق الكهرومغناطيسي للوحة الفردية ؛ على سبيل المثال ، يفضل أن تستخدم كل طبقة إشارة طبقة GND كمستوى مرجعي ؛ يتم وضع مصدر الطاقة المستخدم في اللوحة الواحدة بالكامل بشكل تفضيلي على قطعة كاملة من النحاس ؛ حساس ، عالي السرعة ، ويفضل السير على طول الطبقة الداخلية للقفزة ، إلخ.