Dizayn etməzdən əvvəl çox qatlı PCB board üçün, dizayner əvvəlcə dövrə miqyasına, dövrə lövhəsinin ölçüsünə və elektromaqnit uyğunluğu (EMC) tələblərinə uyğun olaraq istifadə olunan dövrə lövhəsinin strukturunu müəyyən etməlidir, yəni 4 qat, 6 qat və ya daha çox təbəqə dövrə lövhəsindən istifadə edib-etməməsinə qərar verməlidir. . Qatların sayını təyin etdikdən sonra daxili elektrik təbəqələrinin harada yerləşdiriləcəyini və bu təbəqələrdə müxtəlif siqnalların necə paylanacağını müəyyənləşdirin. Bu, çox qatlı PCB yığın quruluşunun seçimidir.

Laminasiya edilmiş quruluş, PCB lövhələrinin EMC performansına təsir edən mühüm amildir və eyni zamanda elektromaqnit müdaxiləsini yatırmaq üçün vacib bir vasitədir. Bu məqalə çox qatlı PCB lövhəsi yığını strukturunun müvafiq məzmununu təqdim edir.

Güc, yer və siqnal təbəqələrinin sayını təyin etdikdən sonra onların nisbi düzülüşü hər bir PCB mühəndisinin qaça bilməyəcəyi bir mövzudur;

Qatların yerləşdirilməsinin ümumi prinsipi:

1. Çox qatlı PCB lövhəsinin laminatlı strukturunu müəyyən etmək üçün daha çox amil nəzərə alınmalıdır. Naqillər baxımından, təbəqələr nə qədər çox olsa, naqillər bir o qədər yaxşıdır, lakin lövhə istehsalının dəyəri və çətinliyi də artacaqdır. İstehsalçılar üçün, laminatlı strukturun simmetrik olub-olmaması, PCB lövhələri istehsal edilərkən diqqət yetirilməli olan diqqət mərkəzindədir, buna görə də təbəqələrin sayının seçilməsində ən yaxşı tarazlığa nail olmaq üçün bütün aspektlərin ehtiyaclarını nəzərə almaq lazımdır. Təcrübəli dizaynerlər üçün komponentlərin əvvəlcədən tərtibatını tamamladıqdan sonra onlar PCB naqillərinin darboğazının təhlilinə diqqət yetirəcəklər. Elektron lövhənin naqil sıxlığını təhlil etmək üçün digər EDA alətləri ilə birləşdirin; sonra siqnal laylarının sayını müəyyən etmək üçün xüsusi naqil tələbləri olan siqnal xətlərinin sayını və növlərini, məsələn, diferensial xətlər, həssas siqnal xətləri və s. sintez etmək; sonra enerji təchizatı növünə görə, izolyasiya və anti-müdaxilə Daxili elektrik təbəqələrinin sayını müəyyən etmək üçün tələblər. Bu şəkildə, bütün dövrə lövhəsinin təbəqələrinin sayı əsasən müəyyən edilir.

2. Komponent səthinin alt hissəsi (ikinci təbəqə) cihazın qoruyucu təbəqəsini və yuxarı naqillər üçün istinad müstəvisini təmin edən yer müstəvisidir; həssas siqnal təbəqəsi siqnal təbəqəsi üçün qoruyucu təmin etmək üçün böyük daxili elektrik qatından istifadə edərək, daxili elektrik təbəqəsinə (daxili güc/yer təbəqəsi) bitişik olmalıdır. Dövrədəki yüksək sürətli siqnal ötürmə təbəqəsi siqnal ara qatı olmalı və iki daxili elektrik təbəqəsi arasında sıxışdırılmış olmalıdır. Bu şəkildə, iki daxili elektrik təbəqəsinin mis filmi yüksək sürətli siqnal ötürülməsi üçün elektromaqnit qoruyucu təmin edə bilər və eyni zamanda, iki daxili elektrik təbəqəsi arasında yüksək sürətli siqnalın radiasiyasını təsirli şəkildə məhdudlaşdıra bilər. xarici müdaxilə.

3. Bütün siqnal təbəqələri yer müstəvisinə mümkün qədər yaxındır;

4. Bir-birinə birbaşa bitişik olan iki siqnal təbəqəsindən qaçmağa çalışın; bitişik siqnal təbəqələri arasında çarpaz əlaqə yaratmaq asandır, bu da dövrə funksiyasının pozulması ilə nəticələnir. İki siqnal təbəqəsi arasına yer müstəvisinin əlavə edilməsi çarpaz əlaqənin qarşısını effektiv şəkildə ala bilər.

5. Əsas enerji mənbəyi müvafiq olaraq ona mümkün qədər yaxındır;

6. Laminatlı strukturun simmetriyasını nəzərə alın.

7. Anakartın lay düzülüşü üçün mövcud ana platalar üçün paralel uzun məsafəli naqillərə nəzarət etmək çətindir. 50MHZ-dən yuxarı lövhə səviyyəsində işləmə tezliyi üçün (50MHZ-dən aşağı vəziyyətə baxın, lütfən, müvafiq olaraq rahatlayın) prinsipi tənzimləmək tövsiyə olunur:

Komponent səthi və qaynaq səthi tam yer müstəvisidir (qalxan); Bitişik paralel naqil qatları yoxdur; Bütün siqnal təbəqələri yer müstəvisinə mümkün qədər yaxındır;

Əsas siqnal yerə bitişikdir və arakəsməni keçmir.

Qeyd: Xüsusi PCB təbəqələrini qurarkən yuxarıdakı prinsiplər çevik şəkildə mənimsənilməlidir. Yuxarıda göstərilən prinsiplərin başa düşülməsinə əsaslanaraq, tək lövhənin faktiki tələblərinə uyğun olaraq, məsələn: əsas naqil təbəqəsi, enerji təchizatı, yer müstəvisinin bölünməsi və s. tələb olunur. t sadəcə açıq şəkildə kopyalayın və ya ondan yapışın.

8. Çoxlu əsaslanmış daxili elektrik təbəqələri yerin empedansını effektiv şəkildə azalda bilər. Məsələn, A siqnal təbəqəsi və B siqnal təbəqəsi ümumi rejim müdaxiləsini effektiv şəkildə azalda bilən ayrı-ayrı yer təyyarələrindən istifadə edir.

Ən çox istifadə olunan laylı quruluş: 4 qatlı lövhə

Aşağıda müxtəlif laminatlı strukturların təşkili və birləşməsinin optimallaşdırılmasını göstərmək üçün 4 qatlı lövhə nümunəsindən istifadə olunur.

Tez-tez istifadə olunan 4 qatlı lövhələr üçün aşağıdakı yığma üsulları (yuxarıdan aşağıya) mövcuddur.

(1) Siganl_1 (Üst), GND (Daxili_1), POWER (Daxili_2), Siganl_2 (Alt).

(2) Siganl_1 (Üst), POWER (Daxili_1), GND (Daxili_2), Siganl_2 (Alt).

(3) POWER (Üst), Siganl_1 (Daxili_1), GND (Daxili_2), Siganl_2 (Alt).

Aydındır ki, Variant 3-də güc təbəqəsi ilə yer təbəqəsi arasında effektiv birləşmə yoxdur və qəbul edilməməlidir.

O zaman 1 və 2 variantları necə seçilməlidir?

Normal şəraitdə dizaynerlər 1 qatlı lövhənin strukturu kimi 4-ci variantı seçəcəklər. Seçimin səbəbi Variant 2-nin qəbul edilə bilməyəcəyi deyil, ümumi PCB lövhəsinin yalnız üst təbəqəyə komponentlər yerləşdirməsi, ona görə də Variant 1-i qəbul etmək daha məqsədəuyğundur.

Amma komponentləri həm üst, həm də alt təbəqələrə yerləşdirmək lazım olduqda və daxili güc təbəqəsi ilə yer təbəqəsi arasında dielektrik qalınlığı böyük olduqda və birləşmə zəif olduqda, hansı təbəqənin daha az siqnal xətlərinin olduğunu nəzərə almaq lazımdır. Variant 1 üçün, alt təbəqədə daha az siqnal xətləri var və POWER təbəqəsi ilə birləşmək üçün geniş sahəli mis filmdən istifadə edilə bilər; əksinə, komponentlər əsasən alt təbəqədə düzülürsə, lövhə hazırlamaq üçün 2-ci variantdan istifadə edilməlidir.

Laminatlı bir quruluş qəbul edilərsə, güc təbəqəsi və yer təbəqəsi artıq birləşdirilir. Simmetriya tələblərini nəzərə alaraq, ümumiyyətlə, sxem 1 qəbul edilir.

6 qatlı lövhə

4 qatlı lövhənin laminatlı strukturunun təhlilini tamamladıqdan sonra, aşağıda 6 qatlı lövhənin düzülüşü və birləşməsini və üstünlük verilən metodu göstərmək üçün 6 qatlı lövhə birləşməsinin nümunəsindən istifadə olunur.

(1) Siganl_1 (Üst), GND (Daxili_1), Siganl_2 (Daxili_2), Siganl_3 (Daxili_3), güc (Daxili_4), Siganl_4 (Alt).

Həll 1 komponentlər arasında naqil işləri üçün əlverişli olan daha çox siqnal təbəqəsi olan 4 siqnal təbəqəsi və 2 daxili güc/yer qatından istifadə edir, lakin bu həllin qüsurları da daha aydındır və bunlar aşağıdakı iki aspektdə özünü göstərir:

① Güc müstəvisi və yer müstəvisi bir-birindən çox uzaqdır və onlar kifayət qədər birləşdirilməyib.

② Siganl_2 (Daxili_2) və Siganl_3 (Daxili_3) siqnal təbəqəsi birbaşa bitişikdir, ona görə də siqnalın izolyasiyası yaxşı deyil və çarpaz əlaqə yaratmaq asandır.

(2) Siganl_1 (Üst), Siganl_2 (Daxili_1), POWER (Daxili_2), GND (Daxili_3), Siganl_3 (Daxili_4), Siganl_4 (Alt).

Sxem 2 Sxem 1 ilə müqayisədə güc qatı və yer müstəvisi tam birləşdirilib, bu sxem 1-dən müəyyən üstünlüklərə malikdir, lakin

Siganl_1 (Üst) və Siganl_2 (Daxili_1) və Siganl_3 (Daxili_4) və Siganl_4 (Aşağı) siqnal təbəqələri birbaşa bir-birinə bitişikdir. Siqnal izolyasiyası yaxşı deyil və çarpazlaşma problemi həll edilməyib.

(3) Siganl_1 (Üst), GND (Daxili_1), Siganl_2 (Daxili_2), POWER (Daxili_3), GND (Daxili_4), Siganl_3 (Alt).

Sxem 1 və Sxem 2 ilə müqayisədə, Sxem 3 bir az siqnal qatına və daha bir daxili elektrik təbəqəsinə malikdir. Naqillər üçün mövcud təbəqələrin azaldılmasına baxmayaraq, bu sxem Sxem 1 və Sxem 2-nin ümumi qüsurlarını həll edir.

① Güc müstəvisi və yer müstəvisi sıx bağlıdır.

② Hər bir siqnal təbəqəsi birbaşa daxili elektrik təbəqəsinə bitişikdir və digər siqnal təbəqələrindən effektiv şəkildə təcrid olunur və çarpaz əlaqənin yaranması asan deyil.

③ Siganl_2 (Daxili_2) yüksək sürətli siqnalları ötürmək üçün istifadə edilə bilən iki daxili elektrik təbəqəsi GND (Daxili_1) və POWER (Daxili_3) ilə bitişikdir. İki daxili elektrik təbəqəsi xarici dünyadan Siganl_2 (Daxili_2) təbəqəyə və Siganl_2 (Daxili_2) tərəfindən xarici dünyaya müdaxiləni effektiv şəkildə qoruya bilər.

Bütün aspektlərdə 3-cü sxem ən optimallaşdırılmışdır. Eyni zamanda, sxem 3 də 6 qatlı lövhələr üçün tez-tez istifadə olunan laminatlı bir quruluşdur. Yuxarıdakı iki nümunənin təhlili ilə mən hesab edirəm ki, oxucunun kaskad strukturu haqqında müəyyən anlayışı var, lakin bəzi hallarda müəyyən bir sxem bütün tələblərə cavab verə bilməz, bu da müxtəlif dizayn prinsiplərinin prioritetinin nəzərə alınmasını tələb edir. Təəssüf ki, dövrə lövhəsi təbəqəsinin dizaynı faktiki dövrənin xüsusiyyətləri ilə sıx əlaqəli olduğuna görə, müxtəlif sxemlərin anti-müdaxilə performansı və dizayn diqqəti fərqlidir, buna görə də əslində bu prinsiplərin istinad üçün müəyyən edilmiş prioriteti yoxdur. Ancaq dəqiq olan odur ki, dizaynda ilk növbədə dizayn prinsipi 2 (daxili güc təbəqəsi və yer təbəqəsi sıx birləşdirilməlidir) və dövrədə yüksək sürətli siqnalların ötürülməsi lazımdırsa, dizayn prinsipi 3-ə uyğun olmalıdır. (sxemdə yüksək sürətli siqnal ötürmə təbəqəsi) Bu siqnal ara qatı olmalı və iki daxili elektrik təbəqəsi arasında sıxışdırılmış olmalıdır) təmin edilməlidir.

10 qatlı lövhə

PCB tipik 10 qatlı lövhə dizaynı

Ümumi naqillərin ardıcıllığı TOP-GND-siqnal təbəqəsi-güc təbəqəsi-GND-siqnal təbəqəsi-güc təbəqəsi-siqnal təbəqəsi-GND-aşağıdır.

Kablolama ardıcıllığının özü mütləq sabit deyil, lakin onu məhdudlaşdırmaq üçün bəzi standartlar və prinsiplər var: Məsələn, üst təbəqənin və alt təbəqənin bitişik təbəqələri tək lövhənin EMC xüsusiyyətlərini təmin etmək üçün GND-dən istifadə edir; məsələn, hər bir siqnal təbəqəsi tercihen GND qatını istinad Plane kimi istifadə edir; bütün tək lövhədə istifadə olunan enerji təchizatı üstünlük olaraq bütün mis parçasına qoyulur; həssas, yüksək sürətli və atlamanın daxili təbəqəsi boyunca getməyə üstünlük verən və s.