site logo

Прынцып размяшчэння пласта ламінаванага дызайну друкаванай платы і агульная ламінаваная структура

Перад праектаваннем шматслаёвая друкаваная плата плата, дызайнер павінен спачатку вызначыць структуру друкаванай платы, якая выкарыстоўваецца ў адпаведнасці з маштабам схемы, памерам друкаванай платы і патрабаваннямі электрамагнітнай сумяшчальнасці (EMC), гэта значыць, каб вырашыць, ці выкарыстоўваць 4 слаі, 6 слаёў або Больш слаёў друкаваных плат . Пасля вызначэння колькасці слаёў вызначыце, дзе размясціць унутраныя электрычныя пласты і як размяркоўваць розныя сігналы на гэтых слаях. Гэта выбар шматслаёвай структуры стэка друкаванай платы.

ipcb

Ламініраваная структура з’яўляецца важным фактарам, які ўплывае на прадукцыйнасць ЭМС друкаваных поплаткаў, а таксама з’яўляецца важным сродкам для падаўлення электрамагнітных перашкод. Гэты артыкул знаёміць з адпаведным зместам структуры стэка шматслаёвых друкаваных плат.

Пасля вызначэння колькасці слаёў магутнасці, зямлі і сігналу іх адноснае размяшчэнне – гэта тэма, якую не можа пазбегнуць кожны інжынер друкаваных плат;

Агульны прынцып размяшчэння пласта:

1. Каб вызначыць ламініраваную структуру шматслаёвай платы друкаванай платы, неабходна ўлічваць больш фактараў. З пункту гледжання праводкі, чым больш слаёў, тым лепш праводка, але кошт і складанасць вырабу дошкі таксама вырастуць. Для вытворцаў, ці з’яўляецца ламінаваная структура сіметрычнай ці не, з’яўляецца ўвагай, на якую трэба звярнуць увагу пры вытворчасці друкаваных поплаткаў, таму пры выбары колькасці слаёў неабходна ўлічваць патрэбы ўсіх аспектаў для дасягнення найлепшага балансу. Для вопытных дызайнераў пасля завяршэння папярэдняй раскладкі кампанентаў яны засяродзяць увагу на аналізе вузкага месца праводкі друкаванай платы. Камбінуйце з іншымі інструментамі EDA для аналізу шчыльнасці разводкі друкаванай платы; затым сінтэзаваць колькасць і тыпы сігнальных ліній з адмысловымі патрабаваннямі да праводкі, такімі як дыферэнцыяльныя лініі, адчувальныя сігнальныя лініі і г.д., каб вызначыць колькасць сігнальных слаёў; затым у адпаведнасці з тыпам крыніцы харчавання, ізаляцыяй і перашкодамі Патрабаванні да вызначэння колькасці ўнутраных электрычных слаёў. Такім чынам, у асноўным вызначаецца колькасць слаёў усёй друкаванай платы.

2. The bottom of the component surface (the second layer) is the ground plane, which provides the device shielding layer and the reference plane for the top wiring; the sensitive signal layer should be adjacent to an internal electrical layer (internal power/ground layer), using the large internal electrical layer Copper film to provide shielding for the signal layer. The high-speed signal transmission layer in the circuit should be a signal intermediate layer and sandwiched between two inner electrical layers. In this way, the copper film of the two inner electric layers can provide electromagnetic shielding for high-speed signal transmission, and at the same time, it can effectively limit the radiation of the high-speed signal between the two inner electric layers without causing external interference.

3. Усе слаі сігналу як мага бліжэй да плоскасці зямлі;

4. Старайцеся пазбягаць двух слаёў сігналу, якія непасрэдна прымыкаюць адзін да аднаго; лёгка ўвесці перакрыжаваныя перашкоды паміж суседнімі пластамі сігналу, што прыводзіць да збою функцыі схемы. Даданне зазямлення паміж двума пластамі сігналу можа эфектыўна пазбегнуць перакрыжаваных перашкод.

5. Асноўная крыніца харчавання знаходзіцца як мага бліжэй да яе адпаведна;

6. Улічвайце сіметрычнасць ламініраванай канструкцыі.

7. Для пластовага размяшчэння мацярынскай платы для існуючых матчыных поплаткаў цяжка кантраляваць паралельную міжгародную праводку. Для працоўнай частоты на ўзроўні платы вышэй 50 МГц (звярніцеся да сітуацыі ніжэй 50 МГц, калі ласка, расслабцеся належным чынам), рэкамендуецца арганізаваць такі прынцып:

Паверхня кампанента і паверхня зваркі ўяўляюць сабой поўную плоскасць зазямлення (шчыт); няма суседніх паралельных слаёў праводкі; усе сігнальныя пласты знаходзяцца як мага бліжэй да плоскасці зазямлення;

Ключавы сігнал прымыкае да зямлі і не перасякае перагародку.

Заўвага: пры наладжванні канкрэтных слаёў друкаванай платы варта гнутка засвоіць вышэйзгаданыя прынцыпы. На аснове разумення вышэйзгаданых прынцыпаў, у адпаведнасці з фактычнымі патрабаваннямі адной платы, такімі як: ці патрабуецца пласт ключавой праводкі, крыніца харчавання, падзел плоскасці заземлення і г.д., вызначыце размяшчэнне слаёў і не т проста скапіруйце яго наўпрост ці трымайцеся за яго.

8. Некалькі заземленых ўнутраных электрычных слаёў могуць эфектыўна паменшыць супраціў зямлі. Напрыклад, узровень сігналу A і ўзровень сігналу B выкарыстоўваюць асобныя плоскасці зазямлення, што можа эфектыўна паменшыць агульныя перашкоды.

Звычайна выкарыстоўваецца слаістая структура: 4-слаёвая дошка

Ніжэй выкарыстоўваецца прыклад 4-слаёвай дошкі, каб праілюстраваць, як аптымізаваць размяшчэнне і спалучэнне розных ламінаваных структур.

Для звычайна выкарыстоўваюцца 4-слаёвых дошак існуюць наступныя спосабы кладкі (зверху ўніз).

(1) Siganl_1 (Верх), GND (Унутраны_1), POWER (Унутраны_2), Siganl_2 (Унізе).

(2) Siganl_1 (Верх), POWER (Унутраны_1), GND (Унутраны_2), Siganl_2 (Унізе).

(3) POWER (Top), Siganl_1 (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Bottom).

Відавочна, што варыянт 3 не мае эфектыўнай сувязі паміж сілавым пластом і пластом зямлі, і яго не варта выкарыстоўваць.

Тады як трэба выбраць варыянты 1 і 2?

Under normal circumstances, designers will choose option 1 as the structure of the 4-layer board. The reason for the choice is not that Option 2 cannot be adopted, but that the general PCB board only places components on the top layer, so it is more appropriate to adopt Option 1.

Але калі кампаненты неабходна размясціць як на верхнім, так і на ніжнім пластах, а таўшчыня дыэлектрыка паміж унутраным сілавым пластом і пластом зямлі вялікая, а сувязь дрэнная, неабходна ўлічваць, які пласт мае менш сігнальных ліній. Для варыянту 1 на ніжнім пласце менш сігнальных ліній, і медная плёнка вялікай плошчы можа быць выкарыстана для спалучэння са слоем POWER; наадварот, калі кампаненты ў асноўным размешчаны на ніжнім пласце, для вырабу дошкі варта выкарыстоўваць варыянт 2.

Калі выкарыстоўваецца ламініраваная канструкцыя, сілавы пласт і грунтавы пласт ужо злучаныя. Улічваючы патрабаванні сіметрыі, звычайна прынятая схема 1.

6-слаёвая дошка

Пасля завяршэння аналізу ламініраванай структуры 4-слаёвай дошкі ніжэй выкарыстоўваецца прыклад камбінацыі 6-слаёвай дошкі, каб праілюстраваць размяшчэнне і спалучэнне 6-слаёвай дошкі і пераважнага метаду.

(1) Siganl_1 (Верх), GND (Унутраны_1), Siganl_2 (Унутраны_2), Siganl_3 (Унутраны_3), магутнасць (Унутраны_4), Siganl_4 (Унізе).

У рашэнні 1 выкарыстоўваюцца 4 сігнальных пласта і 2 унутраных пласта харчавання / зазямлення, з большай колькасцю сігнальных слаёў, што спрыяе працы праводкі паміж кампанентамі, але дэфекты гэтага рашэння таксама больш відавочныя, якія выяўляюцца ў наступных двух аспектах:

① Пласціна харчавання і плоскасць зазямлення знаходзяцца далёка адзін ад аднаго, і яны недастаткова злучаныя.

② Сігнальны ўзровень Siganl_2 (Inner_2) і Siganl_3 (Inner_3) непасрэдна суседнічаюць, таму ізаляцыя сігналу дрэнная, і лёгка ўзнікнуць перакрыжаваныя перашкоды.

(2) Siganl_1 (Верх), Siganl_2 (Унутраны_1), POWER (Унутраны_2), GND (Унутраны_3), Siganl_3 (Унутраны_4), Siganl_4 (Унізе).

Схема 2 У параўнанні са схемай 1, пласт харчавання і заземляльная плоскасць цалкам спалучаныя, што мае пэўныя перавагі ў параўнанні са схемай 1, але

Сігнальныя слаі Siganl_1 (Верхні) і Siganl_2 (Унутраны_1) і Siganl_3 (Унутраны_4) і Siganl_4 (Ніжні) непасрэдна прымыкаюць адзін да аднаго. Ізаляцыя сігналу дрэнная, і праблема перакрыжаваных перашкод не вырашана.

(3) Siganl_1 (Верх), GND (Унутраны_1), Siganl_2 (Унутраны_2), POWER (Унутраны_3), GND (Унутраны_4), Siganl_3 (Унізе).

У параўнанні са схемамі 1 і 2, схема 3 мае на адзін сігнал менш і яшчэ адзін унутраны электрычны пласт. Нягледзячы на ​​тое, што слаі, даступныя для праводкі, паменшаныя, гэтая схема вырашае агульныя дэфекты схемы 1 і схемы 2.

① Планка харчавання і плоскасць зазямлення шчыльна злучаныя.

② Кожны сігнальны пласт непасрэдна прымыкае да ўнутранага электрычнага пласта і эфектыўна ізаляваны ад іншых сігнальных слаёў, і ўзнікнуць перакрыжаваныя перашкоды няпроста.

③ Siganl_2 (Inner_2) прымыкае да двух унутраных электрычных слаёў GND (Inner_1) і POWER (Inner_3), якія могуць быць выкарыстаны для перадачы высокахуткасных сігналаў. Два ўнутраных электрычных пласта могуць эфектыўна экранаваць перашкоды ад знешняга свету да пласта Siganl_2 (Inner_2) і перашкод ад Siganl_2 (Inner_2) да знешняга свету.

Ва ўсіх аспектах схема 3, відавочна, з’яўляецца найбольш аптымізаванай. У той жа час схема 3 таксама з’яўляецца звычайна выкарыстоўванай ламініраванай канструкцыяй для 6-слаёвых дошак. З дапамогай аналізу двух прыведзеных вышэй прыкладаў я лічу, што чытач мае пэўнае разуменне каскаднай структуры, але ў некаторых выпадках пэўная схема не можа адпавядаць усім патрабаванням, што патрабуе ўліку прыярытэту розных прынцыпаў праектавання. На жаль, у сувязі з тым, што канструкцыя пласта друкаванай платы цесна звязана з характарыстыкамі рэальнай схемы, прадукцыйнасць супраць перашкод і накіраванасць праектавання розных схем адрозніваюцца, таму на самай справе гэтыя прынцыпы не маюць вызначанага прыярытэту для даведкі. Але бясспрэчна, што прынцып праектавання 2 (унутраны пласт харчавання і пласт зямлі павінны быць шчыльна злучаны) павінен быць выкананы спачатку ў канструкцыі, і калі высокахуткасныя сігналы павінны быць перададзены ў ланцугу, то прынцып праектавання 3 (высокахуткасны ўзровень перадачы сігналу ў ланцугу) Гэта павінен быць прамежкавы ўзровень сігналу і заціснуты паміж двума ўнутранымі электрычнымі пластамі) павінны быць задаволеныя.

10-слаёвая дошка

Печатная плата тыповая 10-слаёвая канструкцыя дошкі

Агульная паслядоўнасць падключэння: TOP–GND–сігнальны ўзровень–узровень харчавання–GND–сігнальны ўзровень–узровень харчавання–сігнальны ўзровень–GND–НІЗ

Сама паслядоўнасць падключэння не абавязкова фіксаваная, але ёсць некаторыя стандарты і прынцыпы, якія дазваляюць яе абмежаваць: напрыклад, суседнія пласты верхняга і ніжняга пластоў выкарыстоўваюць GND для забеспячэння характарыстык ЭМС адной платы; напрыклад, кожны ўзровень сігналу пераважна выкарыстоўвае ўзровень GND у якасці апорнай плоскасці; блок харчавання, які выкарыстоўваецца ва ўсёй адзінарнай дошцы, пераважна ўкладваецца на цэлы кавалак медзі; успрымальныя, хуткасныя і аддаюць перавагу ісці ўздоўж унутранага пласта скачка і г.д.