site logo

Overview of PCB cascading EMC series knowledge

পিসিবি stacking is an important factor to determine EMC performance of products. পিসিবি লুপ (ডিফারেনশিয়াল মোড নির্গমন), সেইসাথে বোর্ডের সাথে সংযুক্ত তারগুলি (সাধারণ মোড নির্গমন) থেকে বিকিরণ কমাতে ভাল লেয়ারিং খুব কার্যকর হতে পারে।

আইপিসিবি

অন্যদিকে, একটি খারাপ ক্যাসকেড উভয় পদ্ধতির বিকিরণকে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করতে পারে। প্লেট স্ট্যাকিং বিবেচনা করার জন্য চারটি বিষয় গুরুত্বপূর্ণ:

1. স্তর সংখ্যা;

2. ব্যবহৃত স্তরের সংখ্যা এবং প্রকার (শক্তি এবং/অথবা স্থল);

3. স্তরগুলির ক্রম বা ক্রম;

4. স্তরগুলির মধ্যে ব্যবধান।

সাধারণত শুধুমাত্র স্তর সংখ্যা বিবেচনা করা হয়। অনেক ক্ষেত্রে, অন্য তিনটি বিষয় সমানভাবে গুরুত্বপূর্ণ, এবং চতুর্থটি কখনও কখনও পিসিবি ডিজাইনারের কাছেও জানা যায় না। স্তর সংখ্যা নির্ধারণ করার সময়, নিম্নলিখিত বিবেচনা করুন:

1. সংকেত পরিমাণ এবং তারের খরচ;

2. Frequency;

3. পণ্যটি কি ক্লাস এ বা ক্লাস বি এর লঞ্চের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে হবে?

4. PCB ieldাল বা রক্ষহীন আবাসনে থাকে;

5. EMC engineering expertise of the design team.

সাধারণত শুধুমাত্র প্রথম মেয়াদ বিবেচনা করা হয়। প্রকৃতপক্ষে, সমস্ত আইটেম অত্যাবশ্যক ছিল এবং সমানভাবে বিবেচনা করা উচিত। এই শেষ আইটেমটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ এবং যদি কমপক্ষে সময় এবং খরচে সর্বোত্তম নকশা অর্জন করা হয় তবে তা উপেক্ষা করা উচিত নয়।

একটি স্থল এবং/অথবা শক্তি সমতল ব্যবহার করে একটি মাল্টিলেয়ার প্লেট একটি দুই স্তরের প্লেটের তুলনায় বিকিরণ নির্গমনে উল্লেখযোগ্য হ্রাস প্রদান করে। ব্যবহৃত একটি সাধারণ নিয়ম হল একটি ফোর-প্লাই প্লেট একটি দুই-প্লে প্লেটের চেয়ে 15 ডিবি কম বিকিরণ তৈরি করে, অন্য সব কারণ সমান। A board with a flat surface is much better than a board without a flat surface for the following reasons:

1. তারা সংকেতগুলিকে মাইক্রোস্ট্রিপ লাইন (বা রিবন লাইন) হিসাবে রাউট করার অনুমতি দেয়। These structures are controlled impedance transmission lines with much less radiation than the random wiring used on two-layer boards;

2. স্থল সমতল উল্লেখযোগ্যভাবে স্থল প্রতিবন্ধকতা হ্রাস (এবং সেইজন্য স্থল শব্দ)।

যদিও দুটি প্লেট সফলভাবে 20-25 মেগাহার্টজ রক্ষাকৃত ঘেরগুলিতে ব্যবহার করা হয়েছে, এই ক্ষেত্রে নিয়মের পরিবর্তে ব্যতিক্রম। প্রায় 10-15mhz এর উপরে, মাল্টিলেয়ার প্যানেলগুলি সাধারণত বিবেচনা করা উচিত।

মাল্টিলেয়ার বোর্ড ব্যবহার করার সময় আপনার পাঁচটি লক্ষ্য অর্জনের চেষ্টা করা উচিত। এইগুলি হল:

1. সিগন্যাল স্তর সবসময় সমতল সংলগ্ন হওয়া উচিত;

2. সংকেত স্তরটি তার সংলগ্ন সমতলে শক্তভাবে সংযুক্ত (কাছাকাছি) হওয়া উচিত;

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

4, উচ্চ গতির সংকেত দুটি প্লেনের মধ্যে লাইনে দাফন করা উচিত, প্লেন একটি রক্ষাকারী ভূমিকা পালন করতে পারে, এবং উচ্চ গতির মুদ্রিত লাইনের বিকিরণকে দমন করতে পারে;

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

সাধারণভাবে, আমরা সংকেত/সমতল প্রক্সিমিটি কাপলিং (উদ্দেশ্য 2) এবং পাওয়ার/গ্রাউন্ড প্লেন প্রক্সিমিটি কাপলিং (উদ্দেশ্য 3) এর মধ্যে একটি পছন্দের মুখোমুখি হই। প্রচলিত পিসিবি নির্মাণ কৌশলগুলির সাথে, সংলগ্ন বিদ্যুৎ সরবরাহ এবং স্থল সমতলের মধ্যে সমতল প্লেট ক্যাপ্যাসিট্যান্স 500 মেগাহার্টজ এর নিচে পর্যাপ্ত ডিকোপলিং প্রদানের জন্য অপর্যাপ্ত।

অতএব, decoupling অন্যান্য উপায়ে মোকাবেলা করা আবশ্যক, এবং আমরা সাধারণত সংকেত এবং বর্তমান রিটার্ন প্লেন মধ্যে একটি শক্ত জোড়া নির্বাচন করা উচিত। সিগন্যাল লেয়ার এবং বর্তমান রিটার্ন প্লেনের মধ্যে টাইট কাপলিংয়ের সুবিধাগুলি প্লেনের মধ্যে ক্যাপাসিট্যান্সের সামান্য ক্ষতির কারণে সৃষ্ট অসুবিধাগুলিকে ছাড়িয়ে যাবে।

Eight layers is the minimum number of layers that can be used to achieve all five of these goals. এর মধ্যে কিছু লক্ষ্য চার-এবং ছয়-প্লাই বোর্ডে আপস করতে হবে। এই অবস্থার অধীনে, আপনাকে অবশ্যই লক্ষ্য নির্ধারণ করতে হবে যে হাতের ডিজাইনের জন্য কোন লক্ষ্যগুলি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ।

উপরের অনুচ্ছেদটির অর্থ এই নয় যে আপনি চার-বা ছয়-স্তরের বোর্ডে একটি ভাল ইএমসি ডিজাইন করতে পারবেন না। 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.

উদাহরণস্বরূপ, আট স্তরের বোর্ডে, যদি দ্বিতীয় স্তরটি একটি সমতল হয়, তবে সপ্তম স্তরটিও একটি সমতল হওয়া উচিত।

অতএব, এখানে উপস্থাপিত সমস্ত কনফিগারেশন সমতুল্য বা সুষম কাঠামো ব্যবহার করে। If asymmetrical or unbalanced structures are allowed, it is possible to build other cascading configurations.

Four layer board

সবচেয়ে সাধারণ চার স্তরের প্লেট কাঠামো চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে (পাওয়ার প্লেন এবং গ্রাউন্ড প্লেন বিনিময়যোগ্য)। 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.

যদিও এই নির্মাণটি ডবল প্যানেলের চেয়ে অনেক ভালো, তবে এর কিছু কম পছন্দনীয় বৈশিষ্ট্য রয়েছে।

পার্ট 1 এ লক্ষ্যগুলির তালিকার জন্য, এই স্ট্যাক শুধুমাত্র লক্ষ্য (1) সন্তুষ্ট করে। যদি স্তরগুলি সমানভাবে ফাঁকা থাকে, তবে সংকেত স্তর এবং বর্তমান রিটার্ন প্লেনের মধ্যে একটি বড় ফাঁক রয়েছে। পাওয়ার প্লেন এবং গ্রাউন্ড প্লেনের মধ্যেও রয়েছে বিশাল ব্যবধান।

ফোর-প্লাই বোর্ডের জন্য, আমরা একই সময়ে উভয় ত্রুটি সংশোধন করতে পারি না, তাই আমাদের সিদ্ধান্ত নিতে হবে যে আমাদের জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ।

পূর্বে উল্লিখিত হিসাবে, সংলগ্ন বিদ্যুৎ সরবরাহ এবং স্থল সমতলের মধ্যে অন্তর্বর্তী ক্যাপাসিট্যান্স প্রচলিত PCB উত্পাদন কৌশল ব্যবহার করে পর্যাপ্ত ডিকোপলিং প্রদানের জন্য অপর্যাপ্ত।

Decoupling অন্যান্য উপায় দ্বারা পরিচালিত করা আবশ্যক, এবং আমরা সংকেত এবং বর্তমান রিটার্ন প্লেন মধ্যে একটি শক্ত জোড়া নির্বাচন করা উচিত। 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.

অতএব, চার স্তরের প্লেটের EMC কর্মক্ষমতা উন্নত করার সবচেয়ে সহজ উপায় হল সংকেত স্তরটিকে যতটা সম্ভব সমতলের কাছাকাছি নিয়ে আসা। 10 মিলিলিটার), এবং শক্তি উৎস এবং স্থল সমতল (> 40 মিলিলিটার), যেমন চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে।

এটির তিনটি সুবিধা এবং কয়েকটি অসুবিধা রয়েছে। সংকেত লুপ এলাকা ছোট, তাই কম ডিফারেনশিয়াল মোড বিকিরণ তৈরি হয়। 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.

দ্বিতীয়ত, মাটিতে সিগন্যাল ওয়্যারিংয়ের টাইট কাপলিং প্ল্যানার ইম্পিডেন্স (ইনডাক্টেন্স) হ্রাস করে, এইভাবে বোর্ডের সাথে সংযুক্ত তারের সাধারণ-মোড বিকিরণ হ্রাস করে।

তৃতীয়ত, সমতলে তারের শক্ত সংযোজন তারের মধ্যে ক্রসস্টক হ্রাস করবে। For fixed cable spacing, crosstalk is proportional to the square of cable height. এটি একটি চার স্তরের PCB থেকে বিকিরণ কমাতে সবচেয়ে সহজ, সস্তা এবং সবচেয়ে উপেক্ষিত উপায়গুলির মধ্যে একটি।

এই ক্যাসকেড কাঠামোর দ্বারা, আমরা উভয় উদ্দেশ্য (1) এবং (2) পূরণ করি।

চার স্তরের স্তরিত কাঠামোর জন্য অন্য কোন সম্ভাবনা আছে? ঠিক আছে, আমরা কিছুটা অপ্রচলিত কাঠামো ব্যবহার করতে পারি, যেমন চিত্র 2 এ দেখানো ক্যাসকেড তৈরি করতে চিত্র 3 এ সংকেত স্তর এবং সমতল স্তর স্যুইচ করা।

এই স্তরায়নের প্রধান সুবিধা হল বাইরের সমতল অভ্যন্তরীণ স্তরে সংকেত রাউটিংয়ের জন্য ieldাল প্রদান করে। অসুবিধা হল যে পিসিবিতে উচ্চ ঘনত্বের উপাদান প্যাড দ্বারা স্থল সমতলটি ভারীভাবে কাটা যেতে পারে। সমতলকে উল্টে দিয়ে, শক্তির প্লেনটিকে মৌলের পাশে রেখে, এবং বোর্ডের অন্য পাশে স্থল সমতল স্থাপন করে এটি কিছুটা উপশম করা যেতে পারে।

দ্বিতীয়ত, কিছু লোক একটি উন্মুক্ত পাওয়ার প্লেন পছন্দ করে না, এবং তৃতীয়ত, কবর দেওয়া সিগন্যাল লেয়ারগুলি বোর্ডকে পুনরায় কাজ করা কঠিন করে তোলে। ক্যাসকেড উদ্দেশ্য (1), (2) এবং আংশিকভাবে উদ্দেশ্য (4) সন্তুষ্ট করে।

এই তিনটি সমস্যার মধ্যে দুটিকে একটি ক্যাসকেড দ্বারা প্রশমিত করা যেতে পারে যেমন চিত্র 3B তে দেখানো হয়েছে, যেখানে দুটি বাইরের প্লেনগুলি স্থল প্লেন এবং বিদ্যুৎ সরবরাহ সিগন্যাল প্লেনে তারের মতো চালিত হয়।সিগন্যাল লেয়ারে বিস্তৃত ট্রেস ব্যবহার করে বিদ্যুৎ সরবরাহ রাস্টার করা হবে।

এই ক্যাসকেডের দুটি অতিরিক্ত সুবিধা হল:

(1) দুটি স্থল বিমান অনেক কম স্থল প্রতিবন্ধকতা প্রদান করে, এইভাবে সাধারণ-মোড কেবল বিকিরণ হ্রাস করে;

(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. এখন আমরা লক্ষ্যমাত্রা (1), (2), (4) এবং (5) পূরণ করেছি মাত্র একটি চার স্তরের বোর্ড দিয়ে।

Figure 4 shows a fourth possibility, not the usual one, but one that can perform well. এটি চিত্র 2 এর অনুরূপ, কিন্তু পাওয়ার প্লেনের পরিবর্তে গ্রাউন্ড প্লেন ব্যবহার করা হয় এবং পাওয়ার সাপ্লাই তারের জন্য সিগন্যাল লেয়ারে ট্রেস হিসেবে কাজ করে।

এই ক্যাসকেড পূর্বোক্ত পুনর্নির্মাণ সমস্যা কাটিয়ে উঠেছে এবং দুটি স্থল বিমানের কারণে কম স্থল প্রতিবন্ধকতাও প্রদান করে। যাইহোক, এই প্লেনগুলি কোন ieldাল প্রদান করে না। এই কনফিগারেশন লক্ষ্যগুলি (1), (2), এবং (5) সন্তুষ্ট করে, কিন্তু লক্ষ্যগুলি (3) বা (4) পূরণ করে না।

সুতরাং, আপনি দেখতে পাচ্ছেন যে চার স্তরের স্তরবিন্যাসের জন্য আপনি যতটা প্রাথমিকভাবে ভাবতে পারেন তার চেয়ে বেশি বিকল্প রয়েছে এবং চার স্তরের পিসিবিএস দিয়ে আমাদের পাঁচটি লক্ষ্যগুলির মধ্যে চারটি পূরণ করা সম্ভব। একটি EMC দৃষ্টিকোণ থেকে, চিত্র 2, 3b, এবং 4 এর লেয়ারিং সব ভাল কাজ করে।

6 স্তর বোর্ড

বেশিরভাগ ছয়-স্তর বোর্ডে চারটি সিগন্যাল তারের স্তর এবং দুটি সমতল স্তর থাকে এবং ছয় স্তরের বোর্ডগুলি সাধারণত একটি ইএমসি দৃষ্টিকোণ থেকে চার স্তরের বোর্ডগুলির চেয়ে উন্নত।

চিত্র 5 একটি ক্যাসকেডিং কাঠামো দেখায় যা ছয় স্তরের বোর্ডে ব্যবহার করা যায় না।

এই প্লেনগুলি সিগন্যাল লেয়ারের জন্য শিল্ডিং প্রদান করে না, এবং সিগন্যাল লেয়ারের দুটি (1 এবং 6) একটি প্লেনের সংলগ্ন নয়। এই ব্যবস্থা কেবল তখনই কাজ করে যদি সমস্ত উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সংকেতগুলি স্তর 2 এবং 5 এ রুট করা হয়, এবং শুধুমাত্র খুব কম ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত, বা আরও ভাল, কোন সংকেত তারের (শুধুমাত্র সোল্ডার প্যাড) 1 এবং 6 স্তরে রাউটেড হয় না।

যদি ব্যবহার করা হয়, 1 এবং 6 তলায় কোন অব্যবহৃত জায়গাগুলি পাকা করা উচিত এবং viAS যতটা সম্ভব মূল মেঝেতে সংযুক্ত করা উচিত।

এই কনফিগারেশনটি আমাদের মূল লক্ষ্যগুলির মধ্যে একটিকেই সন্তুষ্ট করে (লক্ষ্য 3)।

ছয়টি স্তর উপলব্ধ থাকায়, উচ্চ গতির সংকেতগুলির জন্য দুটি চাপা স্তর প্রদানের নীতিটি (চিত্র 3 এ দেখানো হয়েছে) সহজেই বাস্তবায়িত হয়, যেমন চিত্র 6 এ দেখানো হয়েছে। এই কনফিগারেশনটি নিম্ন-গতির সংকেতগুলির জন্য দুটি পৃষ্ঠ স্তর সরবরাহ করে।

এটি সম্ভবত সবচেয়ে সাধারণ ছয় স্তরের কাঠামো এবং ভালভাবে সম্পন্ন হলে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক নির্গমন নিয়ন্ত্রণে খুব কার্যকর হতে পারে। এই কনফিগারেশন লক্ষ্য 1,2,4 সন্তুষ্ট করে, কিন্তু লক্ষ্য 3,5 নয়। Its main disadvantage is the separation of power plane and ground plane.

এই বিচ্ছিন্নতার কারণে, পাওয়ার প্লেন এবং গ্রাউন্ড প্লেনের মধ্যে খুব বেশি ইন্টারপ্লেন ক্যাপ্যাসিট্যান্স নেই, তাই এই পরিস্থিতি মোকাবেলায় সাবধানতার সাথে ডিকোপলিং ডিজাইন করতে হবে। Decoupling সম্পর্কে আরও তথ্যের জন্য, আমাদের Decoupling কৌশল টিপস দেখুন।

একটি প্রায় অভিন্ন, ভাল আচরণ করা ছয় স্তরের স্তরিত কাঠামো চিত্র 7 এ দেখানো হয়েছে।

H1 সংকেত 1 এর অনুভূমিক রাউটিং স্তরকে প্রতিনিধিত্ব করে, V1 সংকেত 1 এর উল্লম্ব রাউটিং স্তরকে প্রতিনিধিত্ব করে, H2 এবং V2 সংকেত 2 এর একই অর্থ উপস্থাপন করে এবং এই কাঠামোর সুবিধা হল যে অর্থগোনাল রাউটিং সংকেত সবসময় একই সমতলকে নির্দেশ করে।

কেন এটি গুরুত্বপূর্ণ তা বোঝার জন্য, সিগন্যাল-টু-রেফারেন্স প্লেনের অংশ দেখুন Part য় অংশে। অসুবিধা হল যে স্তর 1 এবং স্তর 6 সংকেতগুলি রক্ষা করা হয় না।

অতএব, সংকেত স্তরটি তার সংলগ্ন সমতলের খুব কাছাকাছি হওয়া উচিত এবং প্রয়োজনীয় প্লেটের বেধ তৈরি করতে একটি ঘন মধ্যম স্তর ব্যবহার করা উচিত। সাধারণ 0.060 ইঞ্চি পুরু প্লেট স্পেসিং হতে পারে 0.005 “/ 0.005″/ 0.040 “/ 0.005″/ 0.005 “/ 0.005″। এই কাঠামো লক্ষ্য 1 এবং 2 সন্তুষ্ট করে, কিন্তু লক্ষ্য 3, 4 বা 5 নয়।

চমৎকার পারফরম্যান্স সহ আরেকটি ছয় স্তরের প্লেট চিত্র 8 এ দেখানো হয়েছে। এটি পাঁচটি উদ্দেশ্য পূরণের জন্য দুটি সংকেত সমাহিত স্তর এবং সংলগ্ন শক্তি এবং স্থল বিমান সরবরাহ করে। যাইহোক, সবচেয়ে বড় ত্রুটি হল এটিতে কেবল দুটি তারের স্তর রয়েছে, তাই এটি প্রায়শই ব্যবহৃত হয় না।

চার -স্তরের প্লেটের চেয়ে ছয় -স্তরের প্লেটটি ভাল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্য অর্জন করা সহজ। আমরা দুটি সিগন্যালের পরিবর্তে চারটি সিগন্যাল রাউটিং লেয়ারের সুবিধাও পেয়েছি।

চার স্তরের সার্কিট বোর্ডের ক্ষেত্রে যেমন ছিল, ছয় স্তরের পিসিবি আমাদের পাঁচটি গোলের মধ্যে চারটি পূরণ করেছে। আমরা যদি দুটি সিগন্যাল রাউটিং স্তরে সীমাবদ্ধ থাকি তাহলে পাঁচটি লক্ষ্যই পূরণ করা যাবে। চিত্র 6, চিত্র 7 এবং চিত্র 8 এর কাঠামোগুলি একটি EMC দৃষ্টিকোণ থেকে ভাল কাজ করে।