PCB stacking is an important factor to determine EMC performance of products. Yaxşı qatlama, PCB döngəsindən (diferensial rejim emissiyası), həm də lövhəyə qoşulmuş kabellərdən (ümumi rejim emissiyası) radiasiyanı azaltmaqda çox təsirli ola bilər.

Digər tərəfdən, pis bir kaskad hər iki mexanizmin radiasiyasını çox artıra bilər. Plitə yığımını nəzərə almaq üçün dörd amil vacibdir:

1. Qatların sayı;

2. İstifadə olunan təbəqələrin sayı və növü (güc və/və ya torpaq);

3. Qatların sırası və ya ardıcıllığı;

4. Qatlar arasındakı interval.

Adətən yalnız qatların sayı nəzərə alınır. Bir çox hallarda digər üç faktor eyni dərəcədə əhəmiyyətlidir və dördüncüsü bəzən PCB dizayneri tərəfindən belə tanınmır. Qatların sayını təyin edərkən aşağıdakıları nəzərə alın.

1. Siqnalın miqdarı və naqillərin dəyəri;

2. Frequency;

3. Məhsul A sinifinin və ya B sinfinin buraxılış tələblərinə cavab verməlidirmi?

4. PCB qalxan və ya ekransız korpusdadır;

5. EMC engineering expertise of the design team.

Adətən yalnız birinci müddət nəzərə alınır. Həqiqətən də, bütün maddələr həyati əhəmiyyət kəsb edirdi və bərabər nəzərə alınmalıdır. Bu son maddə xüsusilə vacibdir və ən az vaxt və xərclə optimal dizayn əldə ediləcəyi təqdirdə göz ardı edilməməlidir.

Torpaq və/və ya güc təyyarəsi istifadə edən çox qatlı bir plaka, iki qatlı bir plaka ilə müqayisədə radiasiya emissiyasında əhəmiyyətli dərəcədə azalma təmin edir. Ümumi istifadə qaydası, dörd qatlı bir lövhənin iki qatlı bir plakaya nisbətən 15dB daha az radiasiya istehsal etməsidir, digər bütün faktorlar bərabərdir. A board with a flat surface is much better than a board without a flat surface for the following reasons:

1. Siqnalların mikrostrip xətləri (və ya lent xətləri) kimi yönləndirilməsinə imkan verir. These structures are controlled impedance transmission lines with much less radiation than the random wiring used on two-layer boards;

2. Torpaq təyyarəsi torpaq empedansını (və buna görə də torpaq səs -küyünü) əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.

İki lövhə 20-25 mhz-lə qorunmayan qəfəslərdə uğurla istifadə olunsa da, bu hallar qayda deyil, istisnadır. Təxminən 10-15 mhz-dən yuxarı, çox qatlı panellər ümumiyyətlə nəzərə alınmalıdır.

There are five goals you should try to achieve when using a multilayer board. Onlar aşağıdakılardır:

1. Siqnal təbəqəsi həmişə təyyarəyə bitişik olmalıdır;

2. Siqnal təbəqəsi bitişik müstəvisinə möhkəm bağlanmalıdır (ona yaxın);

3, the power plane and the ground plane should be closely combined;

4, yüksək sürətli siqnal iki təyyarə arasındakı xəttə basdırılmalıdır, təyyarə qoruyucu rol oynaya bilər və yüksək sürətli çap xəttinin radiasiyasını bastıra bilər;

5. Multiple grounding planes have many advantages because they will reduce the grounding (reference plane) impedance of the board and reduce common-mode radiation.

Ümumiyyətlə, siqnal/təyyarə yaxınlıq kuplajı (Məqsəd 2) və güc/yer təyyarəsi yaxınlıq əlaqəsi (məqsəd 3) arasında seçimlə qarşılaşırıq. Ənənəvi PCB qurma üsulları ilə, bitişik enerji təchizatı ilə yer təyyarəsi arasındakı düz lövhə tutumu 500 MHz -dən aşağı kifayət qədər ayrılma təmin etmək üçün kifayət deyil.

Buna görə də, ayırma digər vasitələrlə həll edilməlidir və ümumiyyətlə siqnal və cari dönüş təyyarəsi arasında sıx bir əlaqə seçməliyik. Siqnal təbəqəsi ilə cari geri dönmə təyyarəsi arasındakı sıx birləşmənin üstünlükləri, təyyarələr arasında bir az kapasitans itkisinin səbəb olduğu dezavantajları üstələyəcəkdir.

Eight layers is the minimum number of layers that can be used to achieve all five of these goals. Bu məqsədlərdən bəziləri dörd və altı qatlı lövhələrdə güzəştə getməli olacaq. Bu şərtlər altında, əlinizdəki dizayn üçün hansı məqsədlərin ən vacib olduğunu təyin etməlisiniz.

Yuxarıdakı paraqraf, bacardığınız qədər dörd və ya altı səviyyəli bir lövhədə yaxşı bir EMC dizaynı edə bilməyəcəyiniz mənasında şərh edilməməlidir. It just shows that not all objectives can be achieved at once and that some kind of compromise is required.

Since all desired EMC goals can be achieved with eight layers, there is no reason to use more than eight layers except to accommodate additional signal routing layers.

From a mechanical point of view, another ideal goal is to make the cross-section of the PCB board symmetrical (or balanced) to prevent warping.

Məsələn, səkkiz qatlı bir lövhədə, ikinci qat bir müstəvidirsə, yeddinci qat da bir müstəvidir.

Buna görə burada təqdim olunan bütün konfiqurasiyalar simmetrik və ya balanslaşdırılmış strukturlardan istifadə edir. If asymmetrical or unbalanced structures are allowed, it is possible to build other cascading configurations.

Four layer board

Ən çox yayılmış dörd qatlı lövhə quruluşu Şəkil 1-də göstərilmişdir (güc təyyarəsi və yer müstəvisi bir-birini əvəz edir). It consists of four evenly spaced layers with an internal power plane and a ground plane. These two external wiring layers usually have orthogonal wiring directions.

Bu konstruksiya ikiqat panellərdən daha yaxşı olsa da, daha az arzu olunan xüsusiyyətlərə malikdir.

1 -ci hissədəki hədəflərin siyahısı üçün bu yığın yalnız hədəfi təmin edir (1). Qatlar bərabər məsafədədirsə, siqnal təbəqəsi ilə cari geri dönmə düzlemi arasında böyük bir boşluq var. Güc təyyarəsi ilə yer təyyarəsi arasında da böyük bir boşluq var.

Dörd qatlı bir lövhə üçün hər iki qüsuru eyni anda düzəldə bilmərik, buna görə bizim üçün ən vacib olana qərar verməliyik.

Daha əvvəl də qeyd edildiyi kimi, bitişik enerji təchizatı ilə yer təyyarəsi arasındakı ara təbəqə tutumu, adi PCB istehsal texnikalarından istifadə edərək adekvat ayırma təmin etmək üçün kifayət deyil.

Ayrılma digər vasitələrlə aparılmalıdır və siqnal ilə cari geri dönmə təyyarəsi arasında sıx bir birləşmə seçməliyik. The advantages of tight coupling between the signal layer and the current return plane will outweigh the disadvantages of a slight loss of interlayer capacitance.

Buna görə də, dörd qatlı lövhənin EMC performansını artırmağın ən sadə yolu, siqnal qatını təyyarəyə mümkün qədər yaxınlaşdırmaqdır. 10 mil) və enerji mənbəyi ilə yer müstəvisi arasında böyük bir dielektrik nüvədən istifadə edir (> 40 mil), Şəkil 2 -də göstərildiyi kimi.

Bunun üç üstünlüyü və az mənfi cəhətləri var. Siqnal döngəsinin sahəsi daha kiçikdir, buna görə daha az diferensial rejim şüalanması yaranır. For the case of a 5mil interval between the wiring layer and the plane layer, a loop radiation reduction of 10dB or more can be achieved relative to an equally spaced stacked structure.

İkincisi, siqnal naqillərinin yerə sıx bağlanması planar empedansı (endüktansı) azaldır və beləliklə lövhəyə qoşulmuş kabelin ümumi rejim radiasiyasını azaldır.

Üçüncüsü, tellərin təyyarəyə sıx bağlanması, naqillər arasındakı kəsişməni azaldacaq. For fixed cable spacing, crosstalk is proportional to the square of cable height. Bu, dörd qatlı bir PCB-dən radiasiyanı azaltmağın ən asan, ən ucuz və gözdən qaçan yollarından biridir.

Bu kaskad quruluşu ilə (1) və (2) hər iki məqsədə cavab veririk.

Dörd qatlı laminat quruluş üçün başqa hansı imkanlar var? Yaxşı, bir az qeyri -ənənəvi bir quruluşdan istifadə edə bilərik, yəni Şəkil 2A -da göstərilən şəlaləni istehsal etmək üçün Şəkil 3 -dəki siqnal qatını və təyyarə qatını dəyişə bilərik.

Bu laminasiyanın əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, xarici təyyarə daxili təbəqədə siqnal marşrutu üçün ekranlama təmin edir. Dezavantaj, yerüstü təyyarənin PCB üzərindəki yüksək sıxlıqlı komponent yastıqları ilə ağır şəkildə kəsilə bilməsidir. Təyyarəni geri çevirməklə, güc təyyarəsini elementin yan tərəfinə yerləşdirməklə və lövhənin digər tərəfinə yer təyyarəsini yerləşdirməklə bu müəyyən dərəcədə yüngülləşdirilə bilər.

İkincisi, bəzi insanlar açıq hava təyyarəsinə sahib olmağı sevmirlər və üçüncüsü, basdırılmış siqnal təbəqələri lövhənin yenidən işlənməsini çətinləşdirir. Kaskad (1), (2) və (4) obyektivini qismən təmin edir.

Bu üç problemdən ikisi, Şəkil 3B -də göstərildiyi kimi, iki xarici təyyarənin yer təyyarələri olduğu və enerji təchizatının siqnal müstəvisində naqillər kimi aparıldığı bir kaskadla azaldıla bilər.Enerji təchizatı, siqnal qatında geniş izlər istifadə edərək rasterə yönəldilməlidir.

Bu kaskadın iki əlavə üstünlüyü bunlardır:

(1) İki torpaq təyyarəsi daha aşağı torpaq empedansını təmin edir və beləliklə ümumi rejimli kabel radiasiyasını azaldır;

(2) The two ground planes can be sewn together at the periphery of the plate to seal all signal traces in a Faraday cage.

From an EMC point of view, this layering, if done well, may be the best layering of a four-layer PCB. İndi (1), (2), (4) və (5) məqsədlərinə yalnız bir dörd qatlı lövhə ilə çatdıq.

Figure 4 shows a fourth possibility, not the usual one, but one that can perform well. Bu, Şəkil 2 -yə bənzəyir, lakin güc təyyarəsi yerinə yer təyyarəsi istifadə olunur və enerji təchizatı naqillər üçün siqnal qatında iz kimi çıxış edir.

Bu kaskad, yuxarıda göstərilən yenidən işləmə problemini aradan qaldırır və iki yer təyyarəsi səbəbindən aşağı torpaq empedansını da təmin edir. Ancaq bu təyyarələr heç bir qoruyucu təmin etmir. Bu konfiqurasiya (1), (2) və (5) məqsədlərini təmin edir, lakin (3) və ya (4) məqsədlərini təmin etmir.

Gördüyünüz kimi, dörd qatlı təbəqələşdirmə üçün əvvəlcə düşündüyünüzdən daha çox seçim var və dörd hədəfli PCBS ilə beş hədəfimizdən dördünü qarşılamaq mümkündür. EMC baxımından, 2, 3b və 4 rəqəmlərinin təbəqələşməsi yaxşı işləyir.

6 qat lövhə

Altı qatlı lövhələrin çoxu dörd siqnal naqili təbəqəsindən və iki düz təbəqədən ibarətdir və altı qatlı lövhələr ümumiyyətlə EMC baxımından dörd qatlı lövhələrdən üstündür.

Şəkil 5, altı qatlı bir lövhədə istifadə edilə bilməyən bir kaskad quruluşunu göstərir.

Bu təyyarələr siqnal təbəqəsi üçün qoruyucu təmin etmir və siqnal qatlarından ikisi (1 və 6) təyyarəyə bitişik deyildir. Bu tənzimləmə yalnız bütün yüksək tezlikli siqnallar 2 və 5 -ci təbəqələrdə və yalnız çox aşağı tezlikli siqnallarda və ya daha yaxşı olsa da 1 və 6 -cı təbəqələrdə heç bir siqnal teli (sadəcə lehim yastıqları) yönləndirilmədikdə işləyir.

İstifadə edilərsə, 1 və 6 -cı mərtəbələrdə istifadə edilməyən sahələr asfaltlanmalı və mümkün olduğu qədər çox yerdə ana mərtəbəyə viAS yapışdırılmalıdır.

Bu konfiqurasiya orijinal məqsədlərimizdən yalnız birini təmin edir (Məqsəd 3).

Altı təbəqə mövcud olduqda, Şəkil 3-da göstərildiyi kimi, yüksək sürətli siqnallar üçün iki gömülü təbəqə təmin etmək prinsipi (Şəkil 6-də göstərildiyi kimi) asanlıqla həyata keçirilir. Bu konfiqurasiya aşağı sürətli siqnallar üçün iki səth qatını da təmin edir.

Bu, bəlkə də ən çox yayılmış altı qatlı bir quruluşdur və yaxşı işlənərsə elektromaqnit emissiyasını idarə etməkdə çox təsirli ola bilər. Bu konfiqurasiya hədəfi 1,2,4 yerinə yetirir, lakin hədəf 3,5 deyil. Its main disadvantage is the separation of power plane and ground plane.

Bu ayrılıq səbəbiylə, güc təyyarəsi ilə yer təyyarəsi arasında çoxlu təyyarələr arası tutum yoxdur, bu səbəbdən bu vəziyyətin öhdəsindən gəlmək üçün diqqətlə ayırma dizaynı aparılmalıdır. Ayrılma haqqında daha çox məlumat üçün, ayırma texnikası ipuçlarımıza baxın.

Demək olar ki, eyni, yaxşı davranışlı altı qatlı laminat quruluş Şəkil 7-də göstərilmişdir.

H1 siqnal 1 -in üfüqi yönləndirmə qatını, V1 siqnal 1 -in şaquli yönləndirmə qatını, H2 və V2 siqnal 2 üçün eyni mənanı ifadə edir və bu quruluşun üstünlüyü ortogonal yönləndirmə siqnallarının həmişə eyni müstəviyə aid olmasıdır.

Bunun niyə vacib olduğunu başa düşmək üçün 6-cı hissədəki siqnal-istinad təyyarələri bölməsinə baxın. Dezavantajı, 1 -ci və 6 -cı təbəqə siqnallarının qalxan olmamasıdır.

Buna görə də, siqnal təbəqəsi bitişik müstəvisinə çox yaxın olmalı və lazımi lövhə qalınlığını yaratmaq üçün daha qalın bir orta nüvəli qat istifadə edilməlidir. Tipik 0.060 düym qalınlığında boşqab aralığının 0.005 “/ 0.005″/ 0.040 “/ 0.005″/ 0.005 “/ 0.005” olması ehtimal olunur. Bu quruluş 1 və 2 -ci Məqsədləri təmin edir, lakin 3, 4 və ya 5 -ci məqsədləri yerinə yetirmir.

Mükəmməl performansa malik başqa bir altı qatlı lövhə Şəkil 8-də göstərilmişdir. Beş hədəfin hamısını yerinə yetirmək üçün iki siqnal basdırılmış təbəqə və bitişik güc və yer təyyarələri təmin edir. Bununla birlikdə, ən böyük çatışmazlıq yalnız iki kabel qatına sahib olmasıdır, buna görə də çox istifadə edilmir.

Altı qatlı lövhənin yaxşı elektromaqnit uyğunluğu əldə etmək dörd qatlı lövhədən daha asandır. İkisi ilə məhdudlaşmaq əvəzinə dörd siqnal yönləndirmə qatının üstünlüyünə sahibik.

Dörd qatlı elektron lövhədə olduğu kimi, altı qatlı PCB beş məqsədimizdən dördünə cavab verdi. Özümüzü iki siqnal marşrutlaşdırma təbəqəsi ilə məhdudlaşdırsaq, bütün beş məqsədə çatmaq olar. Şəkil 6, Şəkil 7 və Şəkil 8 -dəki quruluşların hamısı EMC baxımından yaxşı işləyir.