डिजाइन करने से पहले बहुपरत पीसीबी बोर्ड, डिजाइनर को पहले सर्किट स्केल, सर्किट बोर्ड आकार और विद्युत चुम्बकीय संगतता (ईएमसी) आवश्यकताओं के अनुसार उपयोग किए जाने वाले सर्किट बोर्ड संरचना को निर्धारित करने की आवश्यकता होती है, यानी यह तय करने के लिए कि 4 परतों, 6 परतों, या सर्किट बोर्डों की अधिक परतों का उपयोग करना है या नहीं . परतों की संख्या निर्धारित करने के बाद, यह निर्धारित करें कि आंतरिक विद्युत परतों को कहाँ रखा जाए और इन परतों पर विभिन्न संकेतों को कैसे वितरित किया जाए। यह बहुपरत पीसीबी स्टैक संरचना का विकल्प है।

टुकड़े टुकड़े की संरचना एक महत्वपूर्ण कारक है जो पीसीबी बोर्डों के ईएमसी प्रदर्शन को प्रभावित करती है, और यह विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को दबाने का एक महत्वपूर्ण साधन भी है। यह लेख बहुपरत पीसीबी बोर्ड स्टैक संरचना की प्रासंगिक सामग्री का परिचय देता है।

पावर, ग्राउंड और सिग्नल लेयर्स की संख्या निर्धारित करने के बाद, उनकी सापेक्ष व्यवस्था एक ऐसा विषय है जिससे हर पीसीबी इंजीनियर नहीं बच सकता है;

परत व्यवस्था का सामान्य सिद्धांत:

1. बहुपरत पीसीबी बोर्ड की लैमिनेटेड संरचना का निर्धारण करने के लिए, अधिक कारकों पर विचार करने की आवश्यकता है। वायरिंग के दृष्टिकोण से, जितनी अधिक परतें होंगी, वायरिंग उतनी ही बेहतर होगी, लेकिन बोर्ड निर्माण की लागत और कठिनाई भी बढ़ेगी। निर्माताओं के लिए, चाहे टुकड़े टुकड़े की संरचना सममित है या नहीं, पीसीबी बोर्ड के निर्माण पर ध्यान देने की आवश्यकता है, इसलिए परतों की संख्या के चुनाव को सर्वोत्तम संतुलन प्राप्त करने के लिए सभी पहलुओं की जरूरतों पर विचार करने की आवश्यकता है। अनुभवी डिजाइनरों के लिए, घटकों के पूर्व-लेआउट को पूरा करने के बाद, वे पीसीबी तारों की अड़चन के विश्लेषण पर ध्यान केंद्रित करेंगे। सर्किट बोर्ड के तारों के घनत्व का विश्लेषण करने के लिए अन्य ईडीए उपकरणों के साथ संयोजन करें; फिर सिग्नल परतों की संख्या निर्धारित करने के लिए विशेष वायरिंग आवश्यकताओं, जैसे अंतर रेखाएं, संवेदनशील सिग्नल लाइन इत्यादि के साथ सिग्नल लाइनों की संख्या और प्रकार को संश्लेषित करें; फिर बिजली की आपूर्ति, अलगाव और विरोधी हस्तक्षेप के प्रकार के अनुसार आंतरिक विद्युत परतों की संख्या निर्धारित करने की आवश्यकताएं। इस तरह, पूरे सर्किट बोर्ड की परतों की संख्या मूल रूप से निर्धारित की जाती है।

2. घटक सतह के नीचे (दूसरी परत) ग्राउंड प्लेन है, जो डिवाइस परिरक्षण परत और शीर्ष तारों के लिए संदर्भ विमान प्रदान करता है; सिग्नल परत के लिए परिरक्षण प्रदान करने के लिए बड़ी आंतरिक विद्युत परत कॉपर फिल्म का उपयोग करते हुए संवेदनशील सिग्नल परत एक आंतरिक विद्युत परत (आंतरिक शक्ति/जमीन परत) के निकट होनी चाहिए। सर्किट में हाई-स्पीड सिग्नल ट्रांसमिशन परत एक सिग्नल इंटरमीडिएट परत होनी चाहिए और दो आंतरिक विद्युत परतों के बीच सैंडविच होनी चाहिए। इस तरह, दो आंतरिक विद्युत परतों की तांबे की फिल्म हाई-स्पीड सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण प्रदान कर सकती है, और साथ ही, यह दो आंतरिक विद्युत परतों के बीच हाई-स्पीड सिग्नल के विकिरण को प्रभावी ढंग से सीमित कर सकती है। बाहरी हस्तक्षेप।

3. सभी सिग्नल परतें जमीन के तल के जितना संभव हो उतना करीब हैं;

4. सीधे एक दूसरे से सटे दो सिग्नल परतों से बचने की कोशिश करें; आसन्न सिग्नल परतों के बीच क्रॉसस्टॉक को पेश करना आसान है, जिसके परिणामस्वरूप सर्किट फ़ंक्शन विफलता होती है। दो सिग्नल परतों के बीच एक ग्राउंड प्लेन जोड़ने से प्रभावी रूप से क्रॉसस्टॉक से बचा जा सकता है।

5. मुख्य शक्ति स्रोत इसके अनुरूप जितना संभव हो उतना करीब है;

6. टुकड़े टुकड़े संरचना की समरूपता को ध्यान में रखें।

7. मदरबोर्ड के लेयर लेआउट के लिए, मौजूदा मदरबोर्ड के लिए समानांतर लंबी दूरी की वायरिंग को नियंत्रित करना मुश्किल है। 50MHZ से ऊपर बोर्ड-स्तरीय ऑपरेटिंग आवृत्ति के लिए (50MHZ से नीचे की स्थिति देखें, कृपया उचित रूप से आराम करें), सिद्धांत को व्यवस्थित करने की अनुशंसा की जाती है:

घटक सतह और वेल्डिंग सतह एक पूर्ण ग्राउंड प्लेन (ढाल) हैं; कोई आसन्न समानांतर तारों की परतें नहीं हैं; सभी सिग्नल परतें ग्राउंड प्लेन के जितना संभव हो उतना करीब हैं;

कुंजी संकेत जमीन से सटा हुआ है और विभाजन को पार नहीं करता है।

नोट: विशिष्ट पीसीबी परतों की स्थापना करते समय, उपरोक्त सिद्धांतों को लचीले ढंग से महारत हासिल होनी चाहिए। उपरोक्त सिद्धांतों की समझ के आधार पर, एकल बोर्ड की वास्तविक आवश्यकताओं के अनुसार, जैसे: क्या एक कुंजी तारों की परत, बिजली की आपूर्ति, जमीनी विमान विभाजन की आवश्यकता है, आदि, परतों की व्यवस्था निर्धारित करें, और डॉन’ बस इसे स्पष्ट रूप से कॉपी न करें, या इसे पकड़ कर रखें।

8. कई ग्राउंडेड आंतरिक विद्युत परतें प्रभावी रूप से जमीनी प्रतिबाधा को कम कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, ए सिग्नल लेयर और बी सिग्नल लेयर अलग-अलग ग्राउंड प्लेन का उपयोग करते हैं, जो सामान्य मोड के हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से कम कर सकते हैं।

आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली स्तरित संरचना: 4-परत बोर्ड

विभिन्न लेमिनेटेड संरचनाओं की व्यवस्था और संयोजन को अनुकूलित करने के तरीके को स्पष्ट करने के लिए निम्नलिखित 4-लेयर बोर्ड के उदाहरण का उपयोग करता है।

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले 4-लेयर बोर्डों के लिए, निम्नलिखित स्टैकिंग विधियाँ हैं (ऊपर से नीचे तक)।

(1) सिगनल_1 (टॉप), जीएनडी (इनर_1), पावर (इनर_2), सिगनल_2 (बॉटम)।

(2) सिगनल_1 (टॉप), पावर (इनर_1), जीएनडी (इनर_2), सिगनल_2 (बॉटम)।

(3) पावर (टॉप), सिगनल_1 (इनर_1), जीएनडी (इनर_2), सिगनल_2 (बॉटम)।

जाहिर है, विकल्प 3 में पावर लेयर और ग्राउंड लेयर के बीच प्रभावी युग्मन का अभाव है और इसे अपनाया नहीं जाना चाहिए।

फिर विकल्प 1 और 2 को कैसे चुना जाना चाहिए?

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.

लेकिन जब घटकों को ऊपर और नीचे दोनों परतों पर रखने की आवश्यकता होती है, और आंतरिक शक्ति परत और जमीन की परत के बीच ढांकता हुआ मोटाई बड़ी होती है और युग्मन खराब होता है, तो यह विचार करना आवश्यक है कि किस परत में कम सिग्नल लाइनें हैं। विकल्प 1 के लिए, नीचे की परत पर कम सिग्नल लाइनें हैं, और एक बड़े क्षेत्र की तांबे की फिल्म का उपयोग POWER परत के साथ जोड़े के लिए किया जा सकता है; इसके विपरीत, यदि घटकों को मुख्य रूप से नीचे की परत पर व्यवस्थित किया जाता है, तो बोर्ड बनाने के लिए विकल्प 2 का उपयोग किया जाना चाहिए।

यदि एक लेमिनेटेड संरचना को अपनाया जाता है, तो पावर लेयर और ग्राउंड लेयर पहले से ही युग्मित होते हैं। समरूपता की आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए, योजना 1 को आम तौर पर अपनाया जाता है।

6-परत बोर्ड

4-लेयर बोर्ड की लैमिनेटेड संरचना का विश्लेषण पूरा करने के बाद, 6-लेयर बोर्ड की व्यवस्था और संयोजन और पसंदीदा विधि को स्पष्ट करने के लिए निम्नलिखित 6-लेयर बोर्ड संयोजन के उदाहरण का उपयोग करता है।

(1) सिगनल_1 (टॉप), जीएनडी (इनर_1), सिगनल_2 (इनर_2), सिगनल_3 (इनर_3), पावर (इनर_4), सिगनल_4 (बॉटम)।

समाधान 1 अधिक सिग्नल परतों के साथ 4 सिग्नल परतों और 2 आंतरिक शक्ति/जमीन परतों का उपयोग करता है, जो घटकों के बीच तारों के काम के लिए अनुकूल है, लेकिन इस समाधान के दोष भी अधिक स्पष्ट हैं, जो निम्नलिखित दो पहलुओं में प्रकट होते हैं:

पावर प्लेन और ग्राउंड प्लेन बहुत दूर हैं, और वे पर्याप्त रूप से युग्मित नहीं हैं।

सिग्नल लेयर सिगनल_2 (इनर_2) और सिगनल_3 (इनर_3) सीधे आसन्न हैं, इसलिए सिग्नल आइसोलेशन अच्छा नहीं है और क्रॉसस्टॉक होना आसान है।

(2) सिगनल_1 (टॉप), सिगनल_2 (इनर_1), पावर (इनर_2), जीएनडी (इनर_3), सिगनल_3 (इनर_4), सिगनल_4 (बॉटम)।

स्कीम 2 स्कीम 1 की तुलना में, पावर लेयर और ग्राउंड प्लेन पूरी तरह से युग्मित हैं, जिनके पास स्कीम 1 पर कुछ फायदे हैं, लेकिन

सिगनल_1 (टॉप) और सिगनल_2 (इनर_1) और सिगनल_3 (इनर_4) और सिगनल_4 (बॉटम) सिग्नल लेयर्स सीधे एक-दूसरे से सटे हुए हैं। सिग्नल अलगाव अच्छा नहीं है, और क्रॉसस्टॉक की समस्या हल नहीं हुई है।

(3) सिगनल_1 (टॉप), जीएनडी (इनर_1), सिगनल_2 (इनर_2), पावर (इनर_3), जीएनडी (इनर_4), सिगनल_3 (बॉटम)।

स्कीम 1 और स्कीम 2 की तुलना में, स्कीम 3 में एक कम सिग्नल परत और एक और आंतरिक विद्युत परत है। यद्यपि तारों के लिए उपलब्ध परतें कम हो गई हैं, यह योजना योजना 1 और योजना 2 के सामान्य दोषों को हल करती है।

पावर प्लेन और ग्राउंड प्लेन कसकर युग्मित होते हैं।

प्रत्येक सिग्नल परत सीधे आंतरिक विद्युत परत के निकट होती है, और अन्य सिग्नल परतों से प्रभावी रूप से पृथक होती है, और क्रॉसस्टॉक होना आसान नहीं होता है।

सिगनल_2 (इनर_2) दो आंतरिक विद्युत परतों GND (Inner_1) और POWER (Inner_3) के निकट है, जिसका उपयोग उच्च गति संकेतों को प्रसारित करने के लिए किया जा सकता है। दो आंतरिक विद्युत परतें बाहरी दुनिया से सिगनल_2 (इनर_2) परत और सिगनल_2 (इनर_2) से बाहरी दुनिया में हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से ढाल सकती हैं।

सभी पहलुओं में, योजना 3 स्पष्ट रूप से सबसे अधिक अनुकूलित है। इसी समय, स्कीम 3 भी 6-लेयर बोर्डों के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली लैमिनेटेड संरचना है। उपरोक्त दो उदाहरणों के विश्लेषण के माध्यम से, मेरा मानना ​​​​है कि पाठक को कैस्केडिंग संरचना की एक निश्चित समझ है, लेकिन कुछ मामलों में, एक निश्चित योजना सभी आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है, जिसके लिए विभिन्न डिजाइन सिद्धांतों की प्राथमिकता पर विचार करने की आवश्यकता होती है। दुर्भाग्य से, इस तथ्य के कारण कि सर्किट बोर्ड परत डिजाइन वास्तविक सर्किट की विशेषताओं से निकटता से संबंधित है, विभिन्न सर्किटों के विरोधी हस्तक्षेप प्रदर्शन और डिजाइन फोकस अलग हैं, इसलिए वास्तव में इन सिद्धांतों में संदर्भ के लिए कोई निर्धारित प्राथमिकता नहीं है। लेकिन जो निश्चित है वह यह है कि डिजाइन सिद्धांत 2 (आंतरिक शक्ति परत और जमीन की परत को कसकर युग्मित किया जाना चाहिए) को पहले डिजाइन में पूरा करने की आवश्यकता है, और यदि सर्किट में उच्च गति के संकेतों को प्रसारित करने की आवश्यकता है, तो डिजाइन सिद्धांत 3 (सर्किट में हाई-स्पीड सिग्नल ट्रांसमिशन लेयर) यह सिग्नल इंटरमीडिएट लेयर होना चाहिए और दो आंतरिक विद्युत परतों के बीच सैंडविच होना चाहिए) संतुष्ट होना चाहिए।

10-परत बोर्ड

पीसीबी ठेठ 10-परत बोर्ड डिजाइन

सामान्य वायरिंग अनुक्रम टॉप-जीएनडी-सिग्नल परत-पावर परत-जीएनडी-सिग्नल परत-पावर परत-सिग्नल परत-जीएनडी-बॉटम है

वायरिंग अनुक्रम स्वयं आवश्यक रूप से निश्चित नहीं है, लेकिन इसे प्रतिबंधित करने के लिए कुछ मानक और सिद्धांत हैं: उदाहरण के लिए, शीर्ष परत और निचली परत की आसन्न परतें एकल बोर्ड की EMC विशेषताओं को सुनिश्चित करने के लिए GND का उपयोग करती हैं; उदाहरण के लिए, प्रत्येक सिग्नल परत संदर्भ विमान के रूप में GND परत का उपयोग करती है; पूरे एकल बोर्ड में उपयोग की जाने वाली बिजली की आपूर्ति अधिमानतः तांबे के पूरे टुकड़े पर रखी जाती है; अतिसंवेदनशील, उच्च गति, और कूद की आंतरिक परत के साथ जाना पसंद करते हैं, आदि।