Друкаваная плата stacking is an important factor to determine EMC performance of products. Good layering can be very effective in reducing radiation from the PCB loop (differential mode emission), as well as from cables connected to the board (common mode emission).

З іншага боку, дрэнны каскад можа значна павялічыць выпраменьванне абодвух механізмаў. Чатыры фактары важныя для разгляду кладкі пліт:

1. Колькасць слаёў;

2. Колькасць і тып выкарыстоўваных слаёў (магутнасць і/або зазямленне);

3. Парадак або паслядоўнасць слаёў;

4. Інтэрвал паміж пластамі.

Звычайна ўлічваецца толькі колькасць слаёў. У многіх выпадках астатнія тры фактары аднолькава важныя, а чацвёрты часам нават не вядомы дызайнеру друкаваных плат. Пры вызначэнні колькасці слаёў улічыце наступнае:

1. Колькасць сігналу і кошт праводкі;

2. Frequency;

3. Ці павінен прадукт адпавядаць патрабаванням да запуску класа А або класа В?

4. друкаваная плата знаходзіцца ў экранаваным або неэкранаваным корпусе;

5. EMC engineering expertise of the design team.

Звычайна ўлічваецца толькі першы тэрмін. Сапраўды, усе пункты былі жыццёва важнымі і павінны разглядацца аднолькава. This last item is particularly important and should not be overlooked if optimal design is to be achieved in the least amount of time and cost.

Шматслаёвая пласціна з выкарыстаннем наземнай і/або сілавой плоскасці забяспечвае значнае зніжэнне выпраменьвання выпраменьвання ў параўнанні з двухслаёвай пласцінай. Агульнае правіла, якое выкарыстоўваецца, заключаецца ў тым, што чатырохслаёвая пласціна вырабляе на 15 дБ менш выпраменьвання, чым двухслаёвая, пры ўсіх астатніх фактарах. A board with a flat surface is much better than a board without a flat surface for the following reasons:

1. Яны дазваляюць накіроўваць сігналы ў выглядзе мікрапалосавых ліній (або стужачных ліній). These structures are controlled impedance transmission lines with much less radiation than the random wiring used on two-layer boards;

2. Плоскасць зямлі значна зніжае супраціў зямлі (і, такім чынам, шум зямлі).

Нягледзячы на ​​тое, што дзве пласціны паспяхова выкарыстоўваюцца ў неэкранаваных корпусах з частотай 20-25 мГц, гэтыя выпадкі хутчэй выключэнне, чым правіла. Above about 10-15mhz, multilayer panels should usually be considered.

There are five goals you should try to achieve when using a multilayer board. Да іх адносяцца:

1. Сігнальны пласт заўсёды павінен прымыкаць да плоскасці;

2. Сігнальны пласт павінен быць шчыльна звязаны (блізка) да суседняй плоскасці;

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

4, высакахуткасны сігнал павінен быць пахаваны ў лініі паміж двума плоскасцямі, самалёт можа гуляць экраніруючую ролю і можа душыць выпраменьванне высакахуткаснай друкаванай лініі;

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

Увогуле, мы сутыкаемся з выбарам паміж сувяззю сігналу/плоскасці (мэта 2) і сувяззю магутнасці/плоскасці зямлі (мэта 3). With conventional PCB construction techniques, the flat plate capacitance between the adjacent power supply and the ground plane is insufficient to provide sufficient decoupling below 500 MHz.

Такім чынам, развязка павінна вырашацца іншымі спосабамі, і мы звычайна павінны выбіраць шчыльную сувязь паміж сігналам і бягучай плошчай звароту. Перавагі шчыльнай сувязі паміж сігнальным пластом і плоскасцю зваротнага току будуць пераважваць недахопы, выкліканыя невялікай стратай ёмістасці паміж плоскасцямі.

Eight layers is the minimum number of layers that can be used to achieve all five of these goals. Некаторыя з гэтых мэтаў прыйдзецца скампраметаваць на чатырох- і шасціслаёвых дошках. У гэтых умовах вы павінны вызначыць, якія мэты найбольш важныя для дызайну.

Вышэйзгаданы абзац не варта тлумачыць так, што вы не можаце зрабіць добрую канструкцыю ЭМС на чатырох- або шасці’яруснай плаце. 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.

Напрыклад, на васьміслаёвай дошцы, калі другі пласт з’яўляецца плоскасцю, то сёмы пласт таксама павінен быць плоскасцю.

Такім чынам, усе прадстаўленыя тут канфігурацыі выкарыстоўваюць сіметрычныя або збалансаваныя структуры. If asymmetrical or unbalanced structures are allowed, it is possible to build other cascading configurations.

Four layer board

Самая распаўсюджаная чатырохслаёвая структура пліт паказана на малюнку 1 (плоскасць харчавання і плоскасць зямлі ўзаемазаменныя). 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.

Although this construction is much better than double panels, it has some less desirable features.

Для спісу мэтаў у частцы 1 гэты стэк задавальняе толькі мэта (1). If the layers are equally spaced, there is a large gap between the signal layer and the current return plane. Таксама існуе вялікі зазор паміж плоскасцю сілы і плоскасцю зямлі.

Для чатырохслаёвай дошкі мы не можам аднавіць абодва дэфекту адначасова, таму мы павінны вырашыць, што для нас найбольш важна.

Як ужо згадвалася раней, праслойкавая ёмістасць паміж суседнім блокам харчавання і плоскасцю зазямлення недастатковая для забеспячэння адэкватнай развязкі з дапамогай звычайных метадаў вытворчасці друкаваных плат.

Адлучэнне павінна ажыццяўляцца іншымі спосабамі, і мы павінны выбраць шчыльную сувязь паміж сігналам і бягучай плоскасцю вяртання. 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.

Therefore, the simplest way to improve the EMC performance of the four-layer plate is to bring the signal layer as close to the plane as possible. 10мл) і выкарыстоўвае вялікі дыэлектрычны стрыжань паміж крыніцай харчавання і плоскасцю зямлі (> 40 мілі), як паказана на малюнку 2.

Гэта мае тры перавагі і некалькі недахопаў. Плошча контуру сігналу меншая, таму выпраменьванне з меншай дыферэнцыяльнай модай ствараецца. 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.

Па-другое, шчыльная сувязь сігнальнай праводкі з зямлёй зніжае плоскасны супраціў (індуктыўнасць), зніжаючы, такім чынам, агульнамодавае выпраменьванне кабеля, падлучанага да платы.

Third, the tight coupling of the wiring to the plane will reduce crosstalk between the wiring. For fixed cable spacing, crosstalk is proportional to the square of cable height. Гэта адзін з самых простых, танных і найбольш недапушчальных спосабаў зніжэння выпраменьвання ад чатырохслаёвай друкаванай платы.

Па гэтай каскаднай структуры мы задавальняем абедзве мэты (1) і (2).

Якія яшчэ магчымасці існуюць для чатырохслаёвай ламінаванай канструкцыі? Well, we can use a bit of an unconventional structure, namely switching the signal layer and plane layer in Figure 2 to produce the cascade shown in Figure 3A.

Асноўная перавага гэтага ламінавання ў тым, што знешняя плоскасць забяспечвае экранаванне для праходжання сігналу ва ўнутраным пласце. Недахоп у тым, што плоскасць зазямлення можа быць моцна парэзана кампанентамі высокай шчыльнасці на друкаванай плаце. This can be alleviated to some extent by reversing the plane, placing the power plane on the side of the element, and placing the ground plane on the other side of the board.

Па -другое, некаторым людзям не падабаецца адкрытая плоскасць харчавання, а па -трэцяе, пахаваныя пласты сігналу абцяжарваюць пераробку платы. Каскад задавальняе задачы (1), (2) і часткова задавальняе задачу (4).

Дзве з гэтых трох праблем можна змякчыць каскадам, як паказана на малюнку 3В, дзе дзве знешнія плоскасці з’яўляюцца плоскасцямі зазямлення, а блок харчавання накіроўваецца на сігнальную плоскасць у выглядзе праводкі.Крыніца харчавання павінна быць растраванай з выкарыстаннем шырокіх слядоў у пласце сігналу.

Два дадатковыя перавагі гэтага каскаду:

(1) Абедзве наземныя плоскасці забяспечваюць значна меншы супраціў зямлі, зніжаючы тым самым агульнамодавае выпраменьванне кабеля;

(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. Цяпер мы дасягнулі мэт (1), (2), (4) і (5) толькі з адной чатырохслаёвай дошкай.

Figure 4 shows a fourth possibility, not the usual one, but one that can perform well. Гэта падобна на малюнак 2, але плоскасць зазямлення выкарыстоўваецца замест плоскасці харчавання, а блок харчавання дзейнічае як след на сігнальным пласце для праводкі.

Гэты каскад пераадольвае вышэйзгаданую праблему пераробкі, а таксама забяспечвае нізкі супраціў зямлі з -за двух наземных плоскасцяў. Аднак гэтыя самалёты не забяспечваюць ніякага экранавання. Гэтая канфігурацыя задавальняе мэты (1), (2) і (5), але не задавальняе мэты (3) або (4).

Такім чынам, як вы бачыце, варыянтаў чатырохслаёвага напластавання больш, чым можна меркаваць першапачаткова, і з чатырохслаёвай PCBS можна дасягнуць чатырох з нашых пяці мэтаў. З пункту гледжання ЭМС, слаі з малюнкаў 2, 3b і 4 працуюць добра.

6 -пластовая дошка

Большасць шасціслаёвых дошак складаецца з чатырох слаёў сігналізацыі і двух плоскіх слаёў, а шасціслаёвыя платы звычайна пераўзыходзяць чатырохслаёвыя з пункту гледжання ЭМС.

На малюнку 5 паказана каскадная структура, якую нельга выкарыстоўваць на шасціслаёвай дошцы.

Гэтыя плоскасці не забяспечваюць экранаванне для сігнальнага пласта, і два з сігнальных слаёў (1 і 6) не прымыкаюць да плоскасці. Такое размяшчэнне працуе толькі ў тым выпадку, калі ўсе высокачашчынныя сігналы праходзяць на пластах 2 і 5, і толькі вельмі нізкачашчынныя сігналы, а яшчэ лепш, сігнальныя провады наогул (толькі паяльныя падушкі) праходзяць на 1 і 6 пластах.

Пры выкарыстанні любыя нявыкарыстаныя ўчасткі на 1 і 6 паверхах павінны быць заасфальтаваны і viAS прымацаваны да асноўнага паверху ў як мага большай колькасці месцаў.

Гэтая канфігурацыя задавальняе толькі адну з нашых першапачатковых мэтаў (мэта 3).

Пры наяўнасці шасці даступных слаёў прынцып прадастаўлення двух пахаваных слаёў для высакахуткасных сігналаў (як паказана на малюнку 3) лёгка рэалізуецца, як паказана на малюнку 6. Гэтая канфігурацыя таксама забяспечвае два павярхоўных пласта для нізкахуткасных сігналаў.

Гэта, напэўна, самая распаўсюджаная шасціслаёвая структура і можа быць вельмі эфектыўнай пры кіраванні электрамагнітным выпраменьваннем, калі гэта зроблена добра. Гэтая канфігурацыя задавальняе мэты 1,2,4, але не мэты 3,5. Its main disadvantage is the separation of power plane and ground plane.

З -за гэтага падзелу паміж плоскасцю харчавання і плоскасцю зямлі няма вялікай ёмістасці паміж плоскасцямі, таму для вырашэння гэтай сітуацыі неабходна прыняць дбайную канструкцыю развязкі. Для атрымання дадатковай інфармацыі аб развязцы глядзіце нашы парады па тэхніцы развязкі.

Амаль ідэнтычная шасціслаёвая ламінаваная структура з добрымі паводзінамі паказана на малюнку 7.

H1 ўяўляе сабой гарызантальны пласт маршрутызацыі сігналу 1, V1 – вертыкальны пласт маршрутызацыі сігналу 1, H2 і V2 – адно і тое ж значэнне для сігналу 2, і перавага гэтай структуры ў тым, што сігналы артаганальнай маршрутызацыі заўсёды адносяцца да адной плоскасці.

Каб зразумець, чаму гэта важна, глядзіце раздзел аб плоскасцях сігнал-апор у Часці 6. Недахопам з’яўляецца тое, што сігналы пласта 1 і 6 не экраніруюцца.

Такім чынам, сігнальны пласт павінен быць вельмі блізка да суседняй плоскасці, а для складання неабходнай таўшчыні пласціны трэба выкарыстоўваць больш тоўсты сярэдні пласт. Звычайны інтэрвал паміж пласцінамі таўшчынёй 0.060 цалі, верагодна, складзе 0.005 “/ 0.005″/ 0.040 “/ 0.005″/ 0.005 “/ 0.005”. Гэтая структура задавальняе мэты 1 і 2, але не мэты 3, 4 або 5.

Яшчэ адна шасціслаёвая пласціна з выдатнымі характарыстыкамі паказана на малюнку 8. Ён забяспечвае два паглыбленых сігналу пласта і сумежныя сілавыя і наземныя плоскасці для задавальнення ўсіх пяці задач. Аднак самым вялікім недахопам з’яўляецца тое, што ў яго ёсць толькі два пласта праводкі, таму ён не выкарыстоўваецца вельмі часта.

Шасціслаёвая пласціна лягчэй атрымаць добрую электрамагнітную сумяшчальнасць, чым чатырохслаёвая пласціна. У нас таксама ёсць перавага чатырох слаёў маршрутызацыі сігналу замест таго, каб абмяжоўвацца двума.

Як і ў выпадку з чатырохслаёвай платай, шасціслаёвая друкаваная плата дасягнула чатырох з пяці нашых мэтаў. Усе пяць мэтаў можна дасягнуць, калі абмежавацца двума пластамі маршрутызацыі сігналу. Структуры на малюнках 6, 7 і 8 добра працуюць з пункту гледжання ЭМС.