Жобалау алдында көп қабатты ПХД Дизайнер алдымен схема шкаласына, схема өлшеміне және электромагниттік үйлесімділік (ЭМС) талаптарына сәйкес пайдаланылатын схема құрылымын анықтауы керек, яғни 4 қабатты, 6 қабатты немесе одан да көп платаларды пайдалануды шешуі керек. . Қабаттардың санын анықтағаннан кейін ішкі электрлік қабаттарды қайда орналастыру керектігін және осы қабаттарда әртүрлі сигналдарды қалай тарату керектігін анықтаңыз. Бұл көп қабатты ПХД стек құрылымын таңдау.

Ламинатталған құрылым – бұл ПХД платаларының EMC өнімділігіне әсер ететін маңызды фактор, сонымен қатар ол электромагниттік кедергілерді басу үшін маңызды құрал болып табылады. Бұл мақала көпқабатты ПХД тақтасының стек құрылымының сәйкес мазмұнын ұсынады.

Қуат, жер және сигнал қабаттарының санын анықтағаннан кейін олардың салыстырмалы орналасуы әрбір ПХД инженері аулақ бола алмайтын тақырып болып табылады;

Қабатты орналастырудың жалпы принципі:

1. Көп қабатты ПХД тақтасының ламинатталған құрылымын анықтау үшін көбірек факторларды ескеру қажет. Сымдар тұрғысынан алғанда, қабаттар неғұрлым көп болса, соғұрлым сым жақсырақ болады, бірақ тақталарды өндірудің құны мен қиындықтары да артады. Өндірушілер үшін ламинатталған құрылым симметриялы ма, жоқ па – бұл ПХД тақталарын өндіру кезінде назар аудару керек, сондықтан қабаттар санын таңдауда ең жақсы тепе-теңдікке қол жеткізу үшін барлық аспектілердің қажеттіліктерін ескеру қажет. Тәжірибелі дизайнерлер үшін құрамдас бөліктердің алдын ала орналасуын аяқтағаннан кейін олар ПХД сымдарының тұйықталуын талдауға назар аударады. Тақтаның сым тығыздығын талдау үшін басқа EDA құралдарымен біріктіріңіз; содан кейін сигнал қабаттарының санын анықтау үшін дифференциалдық сызықтар, сезімтал сигнал желілері және т.б. сияқты арнайы сым талаптары бар сигнал желілерінің саны мен түрлерін синтездеу; содан кейін электрмен жабдықтау түріне, оқшаулау және кедергіге қарсы Ішкі электр қабаттарының санын анықтауға қойылатын талаптар. Осылайша, бүкіл схеманың қабаттарының саны негізінен анықталады.

2. Құрамдас бетінің төменгі жағы (екінші қабат) құрылғының экрандаушы қабатын және үстіңгі сымға арналған тірек жазықтығы қамтамасыз ететін жер жазықтығы; сигнал қабатын экрандауды қамтамасыз ету үшін үлкен ішкі электр қабатын пайдалану арқылы сезімтал сигнал қабаты ішкі электр қабатына (ішкі қуат/жер қабаты) іргелес болуы керек. Схемадағы жоғары жылдамдықты сигнал беру қабаты сигналдың аралық қабаты болуы керек және екі ішкі электрлік қабаттардың арасында орналасқан. Осылайша, екі ішкі электр қабатының мыс пленкасы жоғары жылдамдықты сигнал беру үшін электромагниттік экрандауды қамтамасыз ете алады және сонымен бірге екі ішкі электр қабаты арасындағы жоғары жылдамдықты сигналдың сәулеленуін тудырмай тиімді шектей алады. сыртқы кедергі.

3. Барлық сигналдық қабаттар жер жазықтығына мүмкіндігінше жақын;

4. Бір-біріне тікелей іргелес екі сигнал қабатын болдырмауға тырысыңыз; іргелес сигнал қабаттары арасында айқаспалы сөйлесуді енгізу оңай, бұл тізбек функциясының істен шығуына әкеледі. Екі сигнал қабатының арасына жердегі жазықтықты қосу айқас сөйлесуді тиімді болдырмайды.

5. Негізгі қуат көзі сәйкесінше оған барынша жақын;

6. Ламинатталған құрылымның симметриясын ескеріңіз.

7. Аналық платаның қабатының орналасуы үшін қолданыстағы аналық платаларға параллель қалааралық сымдарды басқару қиын. Тақта деңгейінде 50 МГц-тен жоғары жұмыс жиілігі үшін (50 МГц-тен төмен жағдайды қараңыз, тиісінше демалыңыз) принципті реттеу ұсынылады:

Құрамдас бөлік беті мен дәнекерлеу беті толық жер жазықтығы (қалқан); Көршілес параллель сым қабаттары жоқ; Барлық сигналдық қабаттар жер жазықтығына мүмкіндігінше жақын;

Негізгі сигнал жерге іргелес және бөлімді кесіп өтпейді.

Ескертпе: ПХД-ның арнайы қабаттарын орнатқан кезде жоғарыда аталған принциптерді икемді түрде меңгеру керек. Жоғарыда аталған принциптерді түсіну негізінде бір тақтаның нақты талаптарына сәйкес, мысалы: кілттік сым қабаты, қуат көзі, жердегі жазықтықты бөлу қажет пе және т.б. , Қабаттардың орналасуын анықтаңыз және орындаңыз. t оны ашық түрде көшірмеңіз немесе оны ұстаңыз.

8. Бірнеше жерге тұйықталған ішкі электрлік қабаттар жердегі кедергіні тиімді төмендете алады. Мысалы, А сигналдық қабаты мен В сигналдық қабаты жалпы режим кедергілерін тиімді төмендете алатын бөлек жер беткейлерін пайдаланады.

Жиі қолданылатын қабатты құрылым: 4 қабатты тақта

Төменде әртүрлі ламинатталған құрылымдардың орналасуы мен комбинациясын оңтайландыру жолын көрсету үшін 4 қабатты тақтаның мысалы пайдаланылады.

Жиі қолданылатын 4 қабатты тақталар үшін келесі қабаттастыру әдістері бар (жоғарыдан төменге дейін).

(1) Siganl_1 (жоғарғы), GND (ішкі_1), POWER (ішкі_2), Siganl_2 (төменгі).

(2) Siganl_1 (жоғарғы), POWER (ішкі_1), GND (ішкі_2), Siganl_2 (төменгі).

(3) POWER (жоғарғы), Siganl_1 (ішкі_1), GND (ішкі_2), Siganl_2 (төменгі).

Әлбетте, 3-нұсқада қуат қабаты мен жер қабаты арасындағы тиімді байланыс жоқ және оны қабылдауға болмайды.

Сонда 1 және 2 опцияларды қалай таңдау керек?

Қалыпты жағдайда дизайнерлер 1-қабатты тақтаның құрылымы ретінде 4-нұсқаны таңдайды. Таңдау себебі 2-нұсқаны қабылдауға болмайтындығында емес, жалпы ПХД тақтасы тек үстіңгі қабатқа құрамдас бөліктерді орналастырады, сондықтан 1-нұсқаны қабылдаған дұрысырақ.

Бірақ құрамдас бөліктерді үстіңгі және астыңғы қабаттардың екеуіне де орналастыру қажет болғанда және ішкі қуат қабаты мен жер қабаты арасындағы диэлектрлік қалыңдығы үлкен және муфта нашар болса, қай қабаттың сигнал сызықтары аз екенін ескеру қажет. 1-нұсқа үшін төменгі қабатта сигнал сызықтары азырақ және POWER қабатымен жұптастыру үшін үлкен аумақты мыс пленкасын пайдалануға болады; керісінше, егер компоненттер негізінен төменгі қабатта орналасса, тақтаны жасау үшін 2-нұсқаны пайдалану керек.

Егер ламинатталған құрылым қабылданса, қуат қабаты мен жер қабаты қазірдің өзінде біріктірілген. Симметрия талаптарын ескере отырып, әдетте 1-схема қабылданады.

6 қабатты тақта

4-қабатты тақтаның ламинатталған құрылымын талдауды аяқтағаннан кейін, төменде 6-қабатты тақтаның орналасуы мен комбинациясын және қолайлы әдісті көрсету үшін 6-қабатты тақта комбинациясының мысалы қолданылады.

(1) Siganl_1 (жоғарғы), GND (ішкі_1), Siganl_2 (ішкі_2), Siganl_3 (ішкі_3), қуат (ішкі_4), Siganl_4 (төменгі).

1-шешім 4 сигнал қабатын және 2 ішкі қуат/жер қабатын пайдаланады, олардың сигналдық қабаттары көбірек, бұл компоненттер арасындағы сым жұмысына қолайлы, бірақ бұл шешімнің ақаулары да айқынырақ, олар келесі екі аспектіде көрінеді:

① Қуат жазықтығы мен жер жазықтығы бір-бірінен алшақ және олар жеткілікті түрде қосылмаған.

② Siganl_2 (Ішкі_2) және Siganl_3 (Ішкі_3) сигналдық қабаты тікелей көршілес, сондықтан сигналдың оқшаулануы жақсы емес және өзара сөйлесу оңай болады.

(2) Siganl_1 (жоғарғы), Siganl_2 (ішкі_1), POWER (ішкі_2), GND (ішкі_3), Siganl_3 (ішкі_4), Siganl_4 (төменгі).

2-схема 1-схемамен салыстырғанда қуат қабаты мен жердің жазықтығы толығымен біріктірілген, бұл 1-схемамен салыстырғанда белгілі бір артықшылықтарға ие, бірақ

Siganl_1 (Жоғарғы) және Siganl_2 (Ішкі_1) және Siganl_3 (Ішкі_4) және Siganl_4 (Төменгі) сигнал деңгейлері бір-бірімен тікелей іргелес. Сигналдың оқшаулануы жақсы емес, айқас сөйлесу мәселесі шешілмеген.

(3) Siganl_1 (жоғарғы), GND (ішкі_1), Siganl_2 (ішкі_2), POWER (ішкі_3), GND (ішкі_4), Siganl_3 (төменгі).

1-схема мен 2-схемамен салыстырғанда 3-схемада сигналдық қабат бір кем және бір ішкі электрлік қабат бар. Сымдар үшін қолжетімді қабаттар азайғанымен, бұл схема 1 және 2 схеманың жалпы ақауларын шешеді.

① Қуат жазықтығы мен жер жазықтығы тығыз байланысты.

② Әрбір сигнал қабаты ішкі электр қабатына тікелей іргелес және басқа сигнал қабаттарынан тиімді оқшауланған және айқаспаның пайда болуы оңай емес.

③ Siganl_2 (Inner_2) GND (Ішкі_1) және POWER (Ішкі_3) екі ішкі электр қабаттарына іргелес орналасқан, оларды жоғары жылдамдықты сигналдарды жіберу үшін пайдалануға болады. Екі ішкі электрлік қабат сыртқы әлемнен Siganl_2 (Ішкі_2) қабатына кедергіні және Siganl_2 (Ішкі_2) сыртқы әлемге кедергіні тиімді қорғай алады.

Барлық аспектілерде 3-схема ең оңтайландырылғаны анық. Сонымен қатар, 3-схема да 6 қабатты тақталар үшін жиі қолданылатын ламинатталған құрылым болып табылады. Жоғарыда келтірілген екі мысалды талдау арқылы мен оқырманның каскадтық құрылым туралы белгілі бір түсінігі бар деп есептеймін, бірақ кейбір жағдайларда белгілі бір схема барлық талаптарды қанағаттандыра алмайды, бұл әртүрлі дизайн принциптерінің басымдылығын ескеруді талап етеді. Өкінішке орай, плата қабатының дизайны нақты тізбектің сипаттамаларымен тығыз байланысты болғандықтан, әртүрлі тізбектердің кедергіге қарсы өнімділігі мен дизайн фокусы әртүрлі, сондықтан іс жүзінде бұл принциптердің анықтамалық басымдылығы жоқ. Бірақ анық нәрсе, дизайнда ең алдымен 2 дизайн принципі (ішкі қуат қабаты мен жер қабаты тығыз байланыстырылуы керек) орындалуы керек, ал егер тізбекте жоғары жылдамдықты сигналдарды беру қажет болса, онда дизайн принципі 3 (тізбектегі жоғары жылдамдықты сигнал беру қабаты) Ол сигналдың аралық қабаты болуы керек және екі ішкі электр қабатының арасында орналасқан) қанағаттандырылуы керек.

10 қабатты тақта

ПХД типтік 10 қабатты тақта дизайны

Жалпы сымдарды қосу реті: TOP–GND—сигнал қабаты—қуат қабаты—GND—сигнал қабаты—қуат қабаты—сигнал қабаты—GND—төменгі

Сымдарды қосу ретінің өзі міндетті түрде бекітілмейді, бірақ оны шектеу үшін кейбір стандарттар мен принциптер бар: Мысалы, жоғарғы қабаттың және төменгі қабаттың іргелес қабаттары бір тақтаның EMC сипаттамаларын қамтамасыз ету үшін GND пайдаланады; мысалы, әрбір сигнал деңгейі сілтеме жазықтығы ретінде GND деңгейін жақсырақ пайдаланады; бүкіл бір тақтада қолданылатын қуат көзі мысдың тұтас бөлігіне жақсырақ салынған; сезімтал, жоғары жылдамдықты және секірудің ішкі қабатымен жүруді ұнататын және т.б.