पीसीबी उत्पादों के ईएमसी प्रदर्शन को निर्धारित करने के लिए स्टैकिंग एक महत्वपूर्ण कारक है। पीसीबी लूप (डिफरेंशियल मोड एमिशन), साथ ही बोर्ड से जुड़े केबल (कॉमन मोड एमिशन) से रेडिएशन को कम करने में गुड लेयरिंग बहुत प्रभावी हो सकती है।

दूसरी ओर, एक खराब कैस्केड दोनों तंत्रों के विकिरण को बहुत बढ़ा सकता है। प्लेट स्टैकिंग पर विचार करने के लिए चार कारक महत्वपूर्ण हैं:

1. परतों की संख्या;

2. उपयोग की गई परतों की संख्या और प्रकार (शक्ति और/या जमीन);

3. परतों का क्रम या क्रम;

4. परतों के बीच का अंतराल।

आमतौर पर केवल परतों की संख्या पर विचार किया जाता है। कई मामलों में, अन्य तीन कारक समान रूप से महत्वपूर्ण होते हैं, और चौथा कभी-कभी पीसीबी डिजाइनर को भी नहीं पता होता है। परतों की संख्या निर्धारित करते समय, निम्नलिखित पर विचार करें:

1. सिग्नल मात्रा और तारों की लागत;

2. आवृत्ति;

3. क्या उत्पाद को कक्षा ए या कक्षा बी की लॉन्च आवश्यकताओं को पूरा करना है?

4. पीसीबी परिरक्षित या बिना परिरक्षित आवास में है;

5. डिजाइन टीम की ईएमसी इंजीनियरिंग विशेषज्ञता।

आमतौर पर केवल पहला शब्द माना जाता है। वास्तव में, सभी आइटम महत्वपूर्ण थे और उन्हें समान रूप से माना जाना चाहिए। यह अंतिम आइटम विशेष रूप से महत्वपूर्ण है और अगर कम से कम समय और लागत में इष्टतम डिजाइन हासिल करना है तो इसे नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए।

ग्राउंड और/या पावर प्लेन का उपयोग करने वाली एक बहुपरत प्लेट दो-परत प्लेट की तुलना में विकिरण उत्सर्जन में महत्वपूर्ण कमी प्रदान करती है। इस्तेमाल किए गए अंगूठे का एक सामान्य नियम यह है कि चार-प्लाई प्लेट दो-प्लाई प्लेट की तुलना में 15dB कम विकिरण उत्पन्न करती है, अन्य सभी कारक समान होते हैं। एक सपाट सतह वाला बोर्ड निम्नलिखित कारणों से बिना सपाट सतह वाले बोर्ड से बहुत बेहतर है:

1. वे संकेतों को माइक्रोस्ट्रिप लाइनों (या रिबन लाइनों) के रूप में रूट करने की अनुमति देते हैं। ये संरचनाएं दो-परत बोर्डों पर उपयोग किए जाने वाले यादृच्छिक तारों की तुलना में बहुत कम विकिरण के साथ नियंत्रित प्रतिबाधा संचरण लाइनें हैं;

2. ग्राउंड प्लेन जमीनी प्रतिबाधा (और इसलिए जमीनी शोर) को काफी कम कर देता है।

यद्यपि दो प्लेटों का सफलतापूर्वक 20-25 मेगाहर्ट्ज के बिना परिरक्षित बाड़ों में उपयोग किया गया है, ये मामले नियम के बजाय अपवाद हैं। लगभग 10-15 मेगाहर्ट्ज से ऊपर, बहुपरत पैनलों पर आमतौर पर विचार किया जाना चाहिए।

बहुपरत बोर्ड का उपयोग करते समय आपको पाँच लक्ष्य प्राप्त करने का प्रयास करना चाहिए। वे हैं:

1. सिग्नल की परत हमेशा समतल से सटी होनी चाहिए;

2. सिग्नल परत को उसके आसन्न तल से कसकर (करीब) जोड़ा जाना चाहिए;

3, पावर प्लेन और ग्राउंड प्लेन को बारीकी से जोड़ा जाना चाहिए;

4, हाई-स्पीड सिग्नल को दो विमानों के बीच की लाइन में दफन किया जाना चाहिए, प्लेन एक परिरक्षण भूमिका निभा सकता है, और हाई-स्पीड प्रिंटेड लाइन के विकिरण को दबा सकता है;

5. एकाधिक ग्राउंडिंग विमानों के कई फायदे हैं क्योंकि वे बोर्ड के ग्राउंडिंग (संदर्भ विमान) प्रतिबाधा को कम करेंगे और सामान्य-मोड विकिरण को कम करेंगे।

सामान्य तौर पर, हमें सिग्नल/प्लेन प्रॉक्सिमिटी कपलिंग (ऑब्जेक्टिव 2) और पावर/ग्राउंड प्लेन प्रॉक्सिमिटी कपलिंग (ऑब्जेक्टिव 3) के बीच एक विकल्प का सामना करना पड़ता है। पारंपरिक पीसीबी निर्माण तकनीकों के साथ, आसन्न बिजली की आपूर्ति और ग्राउंड प्लेन के बीच फ्लैट प्लेट कैपेसिटेंस 500 मेगाहर्ट्ज से नीचे पर्याप्त डिकूपिंग प्रदान करने के लिए अपर्याप्त है।

इसलिए, डिकॉउलिंग को अन्य तरीकों से संबोधित किया जाना चाहिए, और हमें आम तौर पर सिग्नल और वर्तमान रिटर्न प्लेन के बीच एक तंग युग्मन का चयन करना चाहिए। सिग्नल लेयर और करंट रिटर्न प्लेन के बीच टाइट कपलिंग के फायदे विमानों के बीच कैपेसिटेंस के मामूली नुकसान के कारण होने वाले नुकसान से आगे निकल जाएंगे।

आठ परतें न्यूनतम संख्या में परतें हैं जिनका उपयोग इन सभी पांच लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। इनमें से कुछ लक्ष्यों को चार और छह-प्लाई बोर्डों पर समझौता करना होगा। इन शर्तों के तहत, आपको यह निर्धारित करना होगा कि कौन से लक्ष्य हाथ में डिजाइन के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं।

उपरोक्त पैराग्राफ का अर्थ यह नहीं होना चाहिए कि आप चार या छह-स्तरीय बोर्ड पर एक अच्छा ईएमसी डिज़ाइन नहीं कर सकते, जैसा कि आप कर सकते हैं। यह सिर्फ यह दर्शाता है कि सभी उद्देश्यों को एक बार में प्राप्त नहीं किया जा सकता है और किसी प्रकार के समझौते की आवश्यकता होती है।

चूंकि सभी वांछित ईएमसी लक्ष्यों को आठ परतों के साथ प्राप्त किया जा सकता है, अतिरिक्त सिग्नल रूटिंग परतों को समायोजित करने के अलावा आठ से अधिक परतों का उपयोग करने का कोई कारण नहीं है।

यांत्रिक दृष्टिकोण से, एक और आदर्श लक्ष्य पीसीबी बोर्ड के क्रॉस-सेक्शन को सममित (या संतुलित) बनाना है ताकि युद्ध को रोका जा सके।

उदाहरण के लिए, आठ-परत वाले बोर्ड पर, यदि दूसरी परत समतल है, तो सातवीं परत भी समतल होनी चाहिए।

इसलिए, यहां प्रस्तुत सभी विन्यास सममित या संतुलित संरचनाओं का उपयोग करते हैं। यदि विषम या असंतुलित संरचनाओं की अनुमति है, तो अन्य कैस्केडिंग कॉन्फ़िगरेशन बनाना संभव है।

चार परत बोर्ड

सबसे आम चार-परत प्लेट संरचना चित्र 1 में दिखाई गई है (पावर प्लेन और ग्राउंड प्लेन विनिमेय हैं)। इसमें एक आंतरिक पावर प्लेन और एक ग्राउंड प्लेन के साथ समान रूप से चार परतें होती हैं। इन दो बाहरी तारों की परतों में आमतौर पर ऑर्थोगोनल वायरिंग निर्देश होते हैं।

हालांकि यह निर्माण डबल पैनल की तुलना में काफी बेहतर है, लेकिन इसमें कुछ कम वांछनीय विशेषताएं हैं।

भाग 1 में लक्ष्यों की सूची के लिए, यह स्टैक केवल लक्ष्य (1) को पूरा करता है। यदि परतें समान दूरी पर हैं, तो सिग्नल परत और वर्तमान वापसी विमान के बीच एक बड़ा अंतर है। पावर प्लेन और ग्राउंड प्लेन के बीच भी बड़ा गैप होता है।

चार-प्लाई बोर्ड के लिए, हम एक ही समय में दोनों दोषों को ठीक नहीं कर सकते हैं, इसलिए हमें यह तय करना होगा कि हमारे लिए सबसे महत्वपूर्ण कौन सा है।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, पारंपरिक पीसीबी निर्माण तकनीकों का उपयोग करके पर्याप्त डिकॉउलिंग प्रदान करने के लिए आसन्न बिजली आपूर्ति और जमीनी विमान के बीच इंटरलेयर कैपेसिटेंस अपर्याप्त है।

डिकॉउलिंग को अन्य तरीकों से नियंत्रित किया जाना चाहिए, और हमें सिग्नल और वर्तमान रिटर्न प्लेन के बीच एक तंग युग्मन का चयन करना चाहिए। सिग्नल लेयर और करंट रिटर्न प्लेन के बीच टाइट कपलिंग के फायदे इंटरलेयर कैपेसिटेंस के मामूली नुकसान के नुकसान से आगे निकल जाएंगे।

इसलिए, चार-परत प्लेट के ईएमसी प्रदर्शन को बेहतर बनाने का सबसे सरल तरीका सिग्नल परत को यथासंभव विमान के करीब लाना है। 10mil), और शक्ति स्रोत और जमीनी तल (> .) के बीच एक बड़े ढांकता हुआ कोर का उपयोग करता है 40mil), जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है।

इसके तीन फायदे और कुछ नुकसान हैं। सिग्नल लूप क्षेत्र छोटा है, इसलिए कम अंतर मोड विकिरण उत्पन्न होता है। वायरिंग लेयर और प्लेन लेयर के बीच 5mil के अंतराल के मामले में, समान दूरी वाली स्टैक्ड संरचना के सापेक्ष 10dB या उससे अधिक की लूप रेडिएशन कमी प्राप्त की जा सकती है।

दूसरा, जमीन पर सिग्नल वायरिंग का तंग युग्मन प्लानर प्रतिबाधा (अधिष्ठापन) को कम करता है, इस प्रकार बोर्ड से जुड़े केबल के सामान्य-मोड विकिरण को कम करता है।

तीसरा, प्लेन में वायरिंग का टाइट कपलिंग वायरिंग के बीच क्रॉसस्टॉक को कम कर देगा। फिक्स्ड केबल स्पेसिंग के लिए, क्रॉसस्टॉक केबल की ऊंचाई के वर्ग के समानुपाती होता है। यह चार-परत पीसीबी से विकिरण को कम करने के सबसे आसान, सबसे सस्ते और सबसे अनदेखे तरीकों में से एक है।

इस कैस्केड संरचना से, हम दोनों उद्देश्यों (1) और (2) को पूरा करते हैं।

फोर-लेयर लैमिनेटेड स्ट्रक्चर के लिए और क्या संभावनाएं हैं? ठीक है, हम एक अपरंपरागत संरचना का एक बिट का उपयोग कर सकते हैं, अर्थात् चित्रा 2 में सिग्नल परत और विमान परत को स्विच करके चित्रा 3ए में दिखाए गए कैस्केड का उत्पादन कर सकते हैं।

इस लेमिनेशन का मुख्य लाभ यह है कि बाहरी तल आंतरिक परत पर सिग्नल रूटिंग के लिए परिरक्षण प्रदान करता है। नुकसान यह है कि पीसीबी पर उच्च घनत्व वाले घटक पैड द्वारा ग्राउंड प्लेन को भारी रूप से काटा जा सकता है। प्लेन को उल्टा करके, पावर प्लेन को एलिमेंट की तरफ रखकर और ग्राउंड प्लेन को बोर्ड के दूसरी तरफ रखकर इसे कुछ हद तक कम किया जा सकता है।

दूसरा, कुछ लोगों को एक खुला पावर प्लेन पसंद नहीं है, और तीसरा, दबी हुई सिग्नल परतें बोर्ड को फिर से काम करना मुश्किल बनाती हैं। कैस्केड उद्देश्य (1), (2) को संतुष्ट करता है, और आंशिक रूप से उद्देश्य (4) को संतुष्ट करता है।

इन तीन समस्याओं में से दो को कैस्केड द्वारा कम किया जा सकता है जैसा कि चित्र 3बी में दिखाया गया है, जहां दो बाहरी विमान ग्राउंड प्लेन हैं और बिजली की आपूर्ति सिग्नल प्लेन पर वायरिंग के रूप में की जाती है।सिग्नल लेयर में विस्तृत ट्रेस का उपयोग करके विद्युत आपूर्ति को रैस्टर रूट किया जाएगा।

इस कैस्केड के दो अतिरिक्त लाभ हैं:

(१) दो ग्राउंड प्लेन बहुत कम जमीनी प्रतिबाधा प्रदान करते हैं, इस प्रकार सामान्य-मोड केबल विकिरण को कम करते हैं;

(२) फैराडे पिंजरे में सभी सिग्नल के निशान को सील करने के लिए दो ग्राउंड प्लेन को प्लेट की परिधि में एक साथ सिल दिया जा सकता है।

EMC के दृष्टिकोण से, यह लेयरिंग, यदि अच्छी तरह से की जाती है, तो चार-लेयर PCB की सबसे अच्छी लेयरिंग हो सकती है। अब हम केवल एक चार-परत बोर्ड के साथ लक्ष्य (1), (2), (4) और (5) प्राप्त कर चुके हैं।

चित्र 4 चौथी संभावना दिखाता है, सामान्य नहीं, बल्कि एक जो अच्छा प्रदर्शन कर सकती है। यह चित्र 2 के समान है, लेकिन पावर प्लेन के बजाय ग्राउंड प्लेन का उपयोग किया जाता है, और बिजली की आपूर्ति वायरिंग के लिए सिग्नल लेयर पर ट्रेस के रूप में कार्य करती है।

यह कैस्केड उपरोक्त पुनर्विक्रय समस्या पर काबू पाता है और दो जमीनी विमानों के कारण कम जमीनी प्रतिबाधा भी प्रदान करता है। हालाँकि, ये विमान कोई परिरक्षण प्रदान नहीं करते हैं। यह कॉन्फ़िगरेशन लक्ष्यों (1), (2), और (5) को संतुष्ट करता है, लेकिन लक्ष्यों (3) या (4) को संतुष्ट नहीं करता है।

इसलिए, जैसा कि आप देख सकते हैं कि चार-परत लेयरिंग के लिए और विकल्प हैं जो आप शुरू में सोच सकते हैं, और चार-परत पीसीबी के साथ हमारे पांच लक्ष्यों में से चार को पूरा करना संभव है। EMC के दृष्टिकोण से, चित्र 2, 3b, और 4 की लेयरिंग अच्छी तरह से काम करती है।

6 परत बोर्ड

अधिकांश सिक्स-लेयर बोर्ड में चार सिग्नल वायरिंग लेयर्स और दो प्लेन लेयर्स होते हैं, और सिक्स-लेयर बोर्ड आमतौर पर EMC के नजरिए से फोर-लेयर बोर्ड से बेहतर होते हैं।

चित्र 5 एक कैस्केडिंग संरचना दिखाता है जिसका उपयोग छह-परत बोर्ड पर नहीं किया जा सकता है।

ये विमान सिग्नल परत के लिए परिरक्षण प्रदान नहीं करते हैं, और दो सिग्नल परतें (1 और 6) एक विमान से सटे नहीं हैं। यह व्यवस्था केवल तभी काम करती है जब सभी उच्च आवृत्ति संकेतों को परत 2 और 5 पर रूट किया जाता है, और केवल बहुत कम आवृत्ति सिग्नल, या बेहतर अभी तक, कोई भी सिग्नल तार (सिर्फ सोल्डर पैड) परतों 1 और 6 पर रूट नहीं किए जाते हैं।

यदि उपयोग किया जाता है, तो मंजिल 1 और 6 पर किसी भी अप्रयुक्त क्षेत्रों को पक्का किया जाना चाहिए और वीआईएस को मुख्य मंजिल से अधिक से अधिक स्थानों पर जोड़ा जाना चाहिए।

यह कॉन्फ़िगरेशन हमारे मूल लक्ष्यों में से केवल एक को पूरा करता है (लक्ष्य 3)।

उपलब्ध छह परतों के साथ, उच्च गति संकेतों के लिए दो दबी हुई परतें प्रदान करने का सिद्धांत (जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है) आसानी से कार्यान्वित किया जाता है, जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है। यह कॉन्फ़िगरेशन कम गति वाले संकेतों के लिए दो सतह परतें भी प्रदान करता है।

यह शायद सबसे आम छह-परत संरचना है और अगर अच्छी तरह से किया जाए तो विद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन को नियंत्रित करने में बहुत प्रभावी हो सकता है। यह कॉन्फ़िगरेशन लक्ष्य 1,2,4 को संतुष्ट करता है, लेकिन लक्ष्य 3,5 को नहीं। इसका मुख्य नुकसान पावर प्लेन और ग्राउंड प्लेन का अलग होना है।

इस अलगाव के कारण, पावर प्लेन और ग्राउंड प्लेन के बीच बहुत अधिक इंटरप्लेन कैपेसिटेंस नहीं है, इसलिए इस स्थिति से निपटने के लिए सावधानीपूर्वक डिकूपिंग डिज़ाइन किया जाना चाहिए। डिकॉउलिंग के बारे में अधिक जानकारी के लिए, हमारे डिकॉउलिंग तकनीक टिप्स देखें।

एक लगभग समान, अच्छी तरह से व्यवहार की गई छह-परत वाली लैमिनेटेड संरचना चित्र 7 में दिखाई गई है।

H1 सिग्नल 1 की क्षैतिज रूटिंग परत का प्रतिनिधित्व करता है, V1 सिग्नल 1 की ऊर्ध्वाधर रूटिंग परत का प्रतिनिधित्व करता है, H2 और V2 सिग्नल 2 के लिए समान अर्थ का प्रतिनिधित्व करते हैं, और इस संरचना का लाभ यह है कि ऑर्थोगोनल रूटिंग सिग्नल हमेशा एक ही विमान को संदर्भित करते हैं।

यह समझने के लिए कि यह महत्वपूर्ण क्यों है, भाग 6 में संकेत-से-संदर्भ विमानों पर अनुभाग देखें। नुकसान यह है कि परत 1 और परत 6 सिग्नल परिरक्षित नहीं होते हैं।

इसलिए, सिग्नल परत अपने आसन्न विमान के बहुत करीब होनी चाहिए और आवश्यक प्लेट मोटाई बनाने के लिए एक मोटी मध्य कोर परत का उपयोग किया जाना चाहिए। सामान्य 0.060 इंच मोटी प्लेट रिक्ति 0.005 “/ 0.005” / 0.040 “/ 0.005” / 0.005 “/ 0.005” होने की संभावना है। यह संरचना लक्ष्य 1 और 2 को संतुष्ट करती है, लेकिन लक्ष्य 3, 4 या 5 को नहीं।

उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ एक और छह-परत प्लेट चित्र 8 में दिखाई गई है। यह सभी पांच उद्देश्यों को पूरा करने के लिए दो सिग्नल दफन परतें और आसन्न शक्ति और जमीनी विमान प्रदान करता है। हालांकि, सबसे बड़ी कमी यह है कि इसमें केवल दो वायरिंग परतें होती हैं, इसलिए इसका उपयोग बहुत बार नहीं किया जाता है।

सिक्स-लेयर प्लेट फोर-लेयर प्लेट की तुलना में अच्छी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कम्पैटिबिलिटी प्राप्त करना आसान है। हमें दो तक सीमित होने के बजाय चार सिग्नल रूटिंग परतों का भी लाभ है।

जैसा कि फोर-लेयर सर्किट बोर्ड के मामले में था, छह-लेयर पीसीबी ने हमारे पांच में से चार गोल पूरे किए। सभी पांच लक्ष्यों को पूरा किया जा सकता है यदि हम खुद को दो सिग्नल रूटिंग परतों तक सीमित रखते हैं। चित्र 6, चित्र 7 और चित्र 8 में सभी संरचनाएं EMC के दृष्टिकोण से अच्छी तरह से काम करती हैं।