PCB virnastamine on oluline tegur toodete EMC toimivuse määramisel. Hea kihistumine võib olla väga tõhus nii PCB -ahela (diferentsiaalrežiimi emissioon) kui ka plaadiga ühendatud kaablite kiirguse vähendamisel (ühisrežiimi emissioon).

Teisest küljest võib halb kaskaad oluliselt suurendada mõlema mehhanismi kiirgust. Plaatide virnastamisel on olulised neli tegurit:

1. Kihtide arv;

2. kasutatud kihtide arv ja tüüp (toide ja/või maapind);

3. Kihtide järjekord või järjestus;

4. Kihtide vaheline intervall.

Tavaliselt võetakse arvesse ainult kihtide arvu. Paljudel juhtudel on ülejäänud kolm tegurit võrdselt olulised ja neljandat pole mõnikord isegi PCB -disainerile teada. Kihtide arvu määramisel võtke arvesse järgmist.

1. Signaali kogus ja juhtmestiku maksumus;

2. Sagedus;

3. Kas toode peab vastama A- või B -klassi turuletuleku nõuetele?

4. PCB on varjestatud või varjestamata korpuses;

5. Projekteerimismeeskonna EMC inseneriteadmised.

Tavaliselt võetakse arvesse ainult esimest ametiaega. Tõepoolest, kõik esemed olid eluliselt tähtsad ja neid tuleks võrdselt käsitleda. See viimane punkt on eriti oluline ja seda ei tohiks tähelepanuta jätta, kui soovitakse saavutada optimaalne disain võimalikult lühikese aja ja kuluga.

Maandus- ja/või toitetasandit kasutav mitmekihiline plaat vähendab kiirgust oluliselt kahekihilise plaadiga võrreldes. Üldine rusikareegel on see, et neljakihiline plaat tekitab 15 dB vähem kiirgust kui kahekihiline plaat, kõik muud tegurid on võrdsed. Lameda pinnaga plaat on palju parem kui tasase aluseta plaat järgmistel põhjustel.

1. Need võimaldavad signaale suunata mikrolibade (või lintjoontena). Need struktuurid on kontrollitud impedantsiga ülekandeliinid, mille kiirgus on palju väiksem kui kahekihilistel tahvlitel kasutatav juhuslik juhtmestik;

2. Maandustasand vähendab oluliselt maapinna impedantsi (ja seega ka maapinna müra).

Kuigi kaht plaati on edukalt kasutatud 20–25 MHz varjestamata korpustes, on need juhtumid pigem erand kui reegel. Umbes 10-15 MHz juures tuleks tavaliselt kaaluda mitmekihilisi paneele.

Mitmekihilise plaadi kasutamisel peaksite püüdma saavutada viis eesmärki. Nemad on:

1. Signaalikiht peaks alati olema tasapinnaga külgnev;

2. Signaalikiht peaks olema tihedalt ühendatud (lähedal) oma külgneva tasandiga;

3, toitetasand ja alusplaat peaksid olema tihedalt ühendatud;

4, kiire signaal peaks olema maetud kahe tasapinna vahele, lennuk võib mängida varjestavat rolli ja summutada kiire trükitud joone kiirgust;

5. Mitmel maandustasandil on palju eeliseid, kuna need vähendavad plaadi maandust (võrdlustasand) ja takistavad tavalist kiirgust.

Üldiselt seisame silmitsi valikuga signaali/tasapinna läheduse (eesmärk 2) ja toite/maapinna läheduse sidumise vahel (eesmärk 3). Tavaliste trükkplaatide ehitustehnikate korral ei ole külgneva toiteallika ja alusplaadi vaheline lameda plaadi mahtuvus piisav, et tagada piisav lahtiühendamine alla 500 MHz.

Seetõttu tuleb lahtisidumist lahendada muul viisil ja üldiselt peaksime valima tiheda sideme signaali ja praeguse tagasipöördetasapinna vahel. Signaalikihi ja praeguse tagasipöördetasandi vahelise tiheda sidumise eelised kaaluvad üles miinused, mis on põhjustatud tasapindade vahelise väikese mahtuvuse kaotuse tõttu.

Kaheksa kihti on minimaalne kihtide arv, mida saab kasutada kõigi nende viie eesmärgi saavutamiseks. Mõnda neist eesmärkidest tuleb ohustada nelja- ja kuuekihilistel tahvlitel. Nendes tingimustes peate määrama, millised eesmärgid on käsiloleva disaini jaoks kõige olulisemad.

Ülaltoodud lõiku ei tohiks tõlgendada nii, et te ei saa nelja- või kuuetasandilisel plaadil head EMC-disaini teha, nagu saate. See näitab lihtsalt, et kõiki eesmärke ei ole võimalik korraga saavutada ja et on vaja mingisugust kompromissi.

Kuna kõik soovitud EMC eesmärgid on saavutatavad kaheksa kihiga, ei ole põhjust kasutada rohkem kui kaheksat kihti, välja arvatud täiendavate signaali marsruutimiskihtide mahutamiseks.

Mehaanilisest seisukohast on veel üks ideaalne eesmärk muuta trükkplaadi ristlõige sümmeetriliseks (või tasakaalustatud), et vältida väändumist.

Näiteks kaheksakihilisel plaadil, kui teine ​​kiht on tasapind, siis peaks ka seitsmes kiht olema tasapind.

Seetõttu kasutavad kõik siin esitatud konfiguratsioonid sümmeetrilisi või tasakaalustatud struktuure. Kui asümmeetrilised või tasakaalustamata struktuurid on lubatud, on võimalik ehitada muid kaskaadkonfiguratsioone.

Neljakihiline plaat

Kõige tavalisem neljakihiline plaatkonstruktsioon on näidatud joonisel 1 (võimsustasand ja alusplaat on vahetatavad). See koosneb neljast ühtlaselt paigutatud kihist, millel on sisemine võimsustasand ja aluspind. Nendel kahel välisel juhtmestikukihil on tavaliselt ortogonaalsed juhtmestiku suunad.

Kuigi see konstruktsioon on palju parem kui topeltpaneelid, on sellel mõned vähem soovitavad omadused.

1. osa sihtmärkide loendi puhul vastab see virn ainult eesmärgile (1). Kui kihid asuvad võrdselt, on signaalikihi ja praeguse tagasivoolutasandi vahel suur vahe. Samuti on toite- ja aluspinna vahel suur vahe.

Neljakihilise plaadi puhul ei saa me mõlemat viga korraga parandada, seega peame otsustama, mis on meie jaoks kõige olulisem.

Nagu varem mainitud, ei ole kihtidevaheline mahtuvus külgneva toiteallika ja maandustasandi vahel piisav, et tavapäraste trükkplaatide tootmistehnikatega piisavalt lahti siduda.

Lahtiühendamist tuleb käsitseda muul viisil ja me peaksime valima tiheda sideme signaali ja praeguse tagasitaseme vahel. Signaalikihi ja praeguse tagasivoolutasandi vahelise tiheda sidumise eelised kaaluvad üles miinused, mis on tekkinud vahekihi mahtuvuse kerge kadumise korral.

Seetõttu on lihtsaim viis neljakihilise plaadi EMC toimivuse parandamiseks viia signaalikiht tasapinnale võimalikult lähedale. 10mil) ja kasutab toiteallika ja maapinna vahel suurt dielektrilist südamikku (> 40mil), nagu on näidatud joonisel 2.

Sellel on kolm eelist ja vähe puudusi. Signaali silmuse piirkond on väiksem, seega tekib vähem diferentsiaalrežiimi kiirgust. Juhtmekihi ja tasapinnalise kihi vahelise 5 milliliitrise intervalli korral on võimalik saavutada silmuse kiirguse vähendamine 10 dB või rohkem võrdse vahega virnastatud konstruktsiooni suhtes.

Teiseks vähendab signaalijuhtmete tihe ühendamine maapinnaga tasapinnalist takistust (induktiivsust), vähendades seega plaadiga ühendatud kaabli ühisrežiimi kiirgust.

Kolmandaks vähendab juhtmestiku tihe ühendamine tasapinnaga juhtmestiku vahelist läbikäimist. Fikseeritud kaablivahede korral on ülekuulamine võrdeline kaabli kõrguse ruuduga. See on üks lihtsamaid, odavamaid ja tähelepanuta jäetud viise neljakihilise trükkplaadi kiirguse vähendamiseks.

Selle kaskaadstruktuuri abil täidame mõlemad eesmärgid (1) ja (2).

Milliseid muid võimalusi on neljakihilise lamineeritud struktuuri jaoks? Noh, me võime kasutada natuke ebatraditsioonilist struktuuri, nimelt signaalikihi ja tasapinna kihi vahetamist joonisel 2, et saada joonisel 3A näidatud kaskaad.

Selle lamineerimise peamine eelis on see, et välimine tasand tagab varjestuse signaali suunamiseks sisekihile. Puuduseks on see, et trükkplaadil olevad suure tihedusega komponendipadjad võivad maapinda tugevalt lõigata. Seda saab mõnevõrra leevendada tasapinna tagurpidi pööramisega, toitetasandi asetamisega elemendi küljele ja alusplaadi paigutamisega teisele poole tahvlit.

Teiseks, mõnele inimesele ei meeldi paljastatud toitetasand ja kolmandaks raskendavad maetud signaalikihid tahvli ümbertöötamist. Kaskaad täidab eesmärki 1, (2) ja osaliselt eesmärki (4).

Kahte neist kolmest probleemist saab leevendada kaskaadiga, nagu on näidatud joonisel 3B, kus kaks välimist tasapinda on maatasapinnad ja toiteallikas suunatakse juhtmestikuna signaaltasandile.Toiteallikas peab olema rasterdatud, kasutades signaalikihis laiu jälgi.

Selle kaskaadi kaks täiendavat eelist on järgmised:

(1) Kaks maapealset tasapinda pakuvad palju madalamat maandustakistust, vähendades seega ühisrežiimi kaabli kiirgust;

(2) Faraday puuri kõikide signaalijälgede sulgemiseks saab kaks maandustasandit plaadi perifeerias kokku õmmelda.

EMC seisukohast võib see kiht, kui see on hästi tehtud, olla neljakihilise PCB parim kiht. Nüüd oleme eesmärgid (1), (2), (4) ja (5) täitnud ainult ühe neljakihilise plaadiga.

Joonis 4 näitab neljandat võimalust, mitte tavalist, vaid seda, mis võib hästi toimida. See on sarnane joonisega 2, kuid toitetasandi asemel kasutatakse maandustasandit ja toiteplokk toimib juhtmestiku signaalikihil jäljena.

See kaskaad lahendab ülalnimetatud ümbertöötlemisprobleemi ja tagab ka kahe maapealse tasapinna tõttu madala maapinna takistuse. Kuid need lennukid ei paku mingit varjestust. See konfiguratsioon vastab eesmärkidele 1, 2 ja 5, kuid ei vasta eesmärkidele 3 või 4.

Niisiis, nagu näete, on neljakihiliseks kihilisuseks rohkem võimalusi, kui esialgu arvata võiksite ning neljakihilise PCBS-iga on võimalik täita viis meie viiest eesmärgist. EMC seisukohast toimivad jooniste 2, 3b ja 4 kihistused kõik hästi.

6 -kihiline plaat

Enamik kuuekihilisi plaate koosneb neljast signaalijuhtmekihist ja kahest tasapinnalisest kihist ning kuuekihilised plaadid on EMC vaatenurgast üldiselt paremad kui neljakihilised.

Joonis 5 näitab kaskaadstruktuuri, mida ei saa kasutada kuuekihilisel plaadil.

Need tasapinnad ei taga signaalikihile varjestust ja kaks signaalikihti (1 ja 6) ei asu tasapinnaga külgnevad. See paigutus toimib ainult siis, kui kõik kõrgsagedussignaalid suunatakse kihtidesse 2 ja 5 ning ainult väga madala sagedusega signaale, või veel parem, signaalijuhtmeid (lihtsalt jootmispadjad) ei suunata kihtidesse 1 ja 6.

Kui neid kasutatakse, tuleks 1. ja 6. korruse kasutamata alad asfalteerida ja viAS võimalikult põhjalikult põrandale kinnitada.

See konfiguratsioon täidab ainult ühte meie algsetest eesmärkidest (eesmärk 3).

Kuue kihi olemasolul on kiirete signaalide jaoks kahe maetud kihi tagamise põhimõte (nagu näidatud joonisel 3) hõlpsasti rakendatav, nagu on näidatud joonisel 6. See konfiguratsioon pakub ka kahte pinnakihti väikese kiirusega signaalide jaoks.

See on ilmselt kõige levinum kuue kihiga struktuur ja see võib olla väga tõhus elektromagnetilise kiirguse kontrollimisel, kui seda hästi teha. See konfiguratsioon vastab eesmärgile 1,2,4, kuid mitte eesmärgile 3,5. Selle peamine puudus on võimsustasandi ja maapinna eraldamine.

Selle eraldamise tõttu ei ole toitetasandi ja alusplaadi vahel palju plaatidevahelist mahtuvust, nii et selle olukorraga toimetulemiseks tuleb hoolikalt lahti ühendada. Lisateavet lahtisidumise kohta leiate meie näpunäidetest lahtiühendamise tehnika kohta.

Peaaegu identne, hästi käituv kuuekihiline lamineeritud struktuur on näidatud joonisel 7.

H1 tähistab signaali 1 horisontaalset marsruutimiskihti, V1 tähistab signaali 1 vertikaalset marsruutimiskihti, H2 ja V2 tähistavad sama signaali 2 tähendust ning selle struktuuri eeliseks on see, et ortogonaalsed marsruutimissignaalid viitavad alati samale tasandile.

Selle mõistmiseks, miks see on oluline, vaadake 6. osa jaotist signaal-võrdluslennukid. Puuduseks on see, et kihi 1 ja kihi 6 signaalid ei ole varjestatud.

Seetõttu peaks signaalikiht olema külgnevale tasandile väga lähedal ja vajaliku plaadi paksuse moodustamiseks tuleks kasutada paksemat keskmist südamikukihti. Tüüpiline 0.060 tolli paksune plaatide vahekaugus on tõenäoliselt 0.005 “/ 0.005″/ 0.040 “/ 0.005″/ 0.005 “/ 0.005”. See struktuur täidab eesmärke 1 ja 2, kuid mitte eesmärke 3, 4 või 5.

Veel üks suurepärase jõudlusega kuuekihiline plaat on näidatud joonisel 8. See pakub kahte signaali maetud kihti ning külgnevaid jõu- ja maapealseid tasandeid kõigi viie eesmärgi saavutamiseks. Suurim puudus on aga see, et sellel on ainult kaks juhtmestiku kihti, seega ei kasutata seda väga sageli.

Kuue kihiga plaati on hea elektromagnetilise ühilduvuse saavutamine lihtsam kui neljakihilist plaati. Meil on ka eelis nelja signaali marsruutimiskihi asemel kahega.

Nagu neljakihilise trükkplaadi puhul, täitis kuue kihiga trükkplaat meie viiest eesmärgist neli. Kõik viis eesmärki on täidetavad, kui piirdume kahe signaali marsruutimise kihiga. Joonisel 6, joonisel 7 ja joonisel 8 toodud struktuurid töötavad EMC vaatenurgast hästi.