ПХД stacking is an important factor to determine EMC performance of products. Жақсы қабаттастыру ПХД циклінен (дифференциалды режимнің шығарылуы), сондай -ақ тақтаға қосылған кабельдерден (жалпы режимдегі эмиссия) сәулеленуді төмендетуде өте тиімді болуы мүмкін.

Екінші жағынан, нашар каскад екі механизмнің де сәулеленуін едәуір арттыруы мүмкін. Пластиналардың жиналуын ескеру үшін төрт фактор маңызды:

1. Қабаттар саны;

2. Қолданылатын қабаттардың саны мен түрі (қуат және/немесе жер);

3. Қабаттардың орналасу реті немесе реттілігі;

4. Қабаттар арасындағы интервал.

Әдетте қабаттардың саны ғана ескеріледі. Көптеген жағдайларда басқа үш фактор бірдей маңызды, ал төртіншісі кейде ПХД құрастырушысына да белгісіз. Қабаттардың санын анықтағанда мыналарды ескеру қажет:

1. Электр сымдарының сигнал саны мен құны;

2. Frequency;

3. Өнім А немесе В сыныбының іске қосу талаптарына сәйкес келуі керек пе?

4. ПХД экрандалған немесе экрандалмаған корпуста;

5. EMC engineering expertise of the design team.

Әдетте бірінші кезең ғана қарастырылады. Шынында да, барлық элементтер өте маңызды болды және оларды бірдей қарау керек. Бұл соңғы тармақ өте маңызды және егер уақыт пен шығынның оңтайлы дизайнына қол жеткізілетін болса, оны назардан тыс қалдыруға болмайды.

Жер және/немесе қуат жазықтығын пайдаланатын көп қабатты пластина екі қабатты пластинамен салыстырғанда сәуле шығарудың айтарлықтай төмендеуін қамтамасыз етеді. Қолданылатын жалпы ереже-төрт қабатты пластина екі қабатты пластинадан 15дБ аз сәуле шығарады, басқа факторлардың барлығы бірдей. A board with a flat surface is much better than a board without a flat surface for the following reasons:

1. Олар сигналдарды микрожолдық сызықтар (немесе таспа жолдары) ретінде бағыттауға мүмкіндік береді. These structures are controlled impedance transmission lines with much less radiation than the random wiring used on two-layer boards;

2. Жердегі жазықтық жердің кедергісін айтарлықтай төмендетеді (демек жердегі шу).

Екі пластина 20-25 МГц экрандалмаған қоршауларда сәтті қолданылғанымен, бұл жағдайлар ережеден гөрі ерекшелік болып табылады. Шамамен 10-15 МГц-тен жоғары, әдетте, көп қабатты панельдерді қарастырған жөн.

Көп қабатты тақтаны пайдалану кезінде жетуге тырысатын бес мақсат бар. Олар:

1. Сигнал қабаты әрқашан жазықтыққа іргелес болуы керек;

2. Сигнал қабаты оған іргелес жазықтыққа тығыз байланыстырылуы керек (оған жақын);

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

4, жоғары жылдамдықтағы сигнал екі ұшақтың арасындағы сызыққа көмілуі керек, ұшақ экрандаушы рөл атқара алады және жоғары жылдамдықты баспа сызығының сәулеленуін басады;

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

Жалпы алғанда, біз сигналдың/жазықтықтың жақындық муфтасының (2 -мақсат) және қуаттың/жердің жазықтықтың жақындығының қосылуының (3 -мақсат) таңдау алдында тұрмыз. ПХД конструкциясының әдеттегі әдістерімен 500 МГц -тен төмен ажыратуды қамтамасыз ету үшін іргелес қорек көзі мен жердегі жазықтық арасындағы жалпақ пластинаның сыйымдылығы жеткіліксіз.

Сондықтан ажырату басқа әдістермен шешілуі керек, және біз әдетте сигнал мен ағымдағы қайтару жазықтығы арасындағы тығыз байланысты таңдауымыз керек. Сигнал қабаты мен ағымдық қайтару жазықтығы арасындағы тығыз байланыстың артықшылықтары жазықтықтар арасындағы сыйымдылықтың аздап жоғалуына байланысты болатын кемшіліктерден асып түседі.

Eight layers is the minimum number of layers that can be used to achieve all five of these goals. Бұл мақсаттардың кейбірі төрт және алты қабатты тақталарда бұзылуы керек. Бұл жағдайда сіз қол жетімді дизайн үшін қандай мақсаттар маңызды екенін анықтауыңыз керек.

Жоғарыда келтірілген абзацты сіз төрт немесе алты деңгейлі тақтада жақсы EMC дизайнын жасай алмайсыз деп түсінуге болмайды. 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.

Мысалы, сегіз қабатты тақтада, егер екінші қабат жазықтық болса, онда жетінші қабат та жазықтық болуы керек.

Сондықтан мұнда ұсынылған барлық конфигурациялар симметриялы немесе теңдестірілген құрылымдарды қолданады. If asymmetrical or unbalanced structures are allowed, it is possible to build other cascading configurations.

Four layer board

Ең көп таралған төрт қабатты табақша құрылымы 1-суретте көрсетілген (қуат жазықтығы мен жер жазықтығы бір-бірін алмастырады). 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.

Бұл конструкция екі қабатты панельдерге қарағанда әлдеқайда жақсы болғанымен, оның қажет емес ерекшеліктері бар.

1 -бөлімдегі мақсаттар тізімі үшін бұл стек (1) мақсатты қанағаттандырады. Егер қабаттар бірдей қашықтықта болса, сигнал қабаты мен ағымдағы қайтару жазықтығы арасында үлкен алшақтық болады. Қуат жазықтығы мен жердегі жазықтық арасында да үлкен алшақтық бар.

Төрт қабатты тақта үшін біз бір мезгілде екі ақаулықты да түзете алмаймыз, сондықтан біз үшін қайсысы маңызды екенін шешуіміз керек.

Жоғарыда айтылғандай, іргелес қоректендіру көзі мен жердегі жазықтық арасындағы қабатаралық сыйымдылық ПХД өндірудің әдеттегі әдістерін қолдана отырып, тиісті ажыратуды қамтамасыз ету үшін жеткіліксіз.

Ажырату басқа әдістермен өңделуі керек, және біз сигнал мен ағымдағы қайтару жазықтығы арасындағы тығыз іліністі таңдауымыз керек. 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.

Сондықтан төрт қабатты пластинаның ЭҚК өнімділігін жақсартудың ең қарапайым әдісі-сигнал қабатын жазықтыққа мүмкіндігінше жақындату. 10 миль) және қуат көзі мен жер жазықтығы арасындағы үлкен диэлектрлік ядро ​​пайдаланады (> 40 миль), 2 -суретте көрсетілгендей.

Бұл үш артықшылығы бар және кемшіліктері аз. Сигнал циклінің ауданы кіші, сондықтан дифференциалды режимнің сәулеленуі аз түзіледі. 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.

Екіншіден, сигналдық сымдардың жерге тығыз қосылуы жазықтық импеданс (индуктивтілікті) төмендетеді, осылайша тақтаға қосылған кабельдің жалпы режимдегі сәулеленуін төмендетеді.

Үшіншіден, сымдардың ұшаққа тығыз қосылуы сымдар арасындағы қиылысты азайтады. For fixed cable spacing, crosstalk is proportional to the square of cable height. Бұл төрт қабатты ПХД радиациясын төмендетудің ең қарапайым, ең арзан және еленбейтін әдістерінің бірі.

Осы каскадты құрылым арқылы біз (1) және (2) мақсаттарға жауап береміз.

Төрт қабатты ламинатталған құрылымның тағы қандай мүмкіндіктері бар? Біз сәл дәстүрлі емес құрылымды қолдана аламыз, атап айтқанда 2А суретте көрсетілген каскадты шығару үшін 3 -суреттегі сигнал қабаты мен жазықтық қабатын ауыстырамыз.

Бұл ламинацияның басты артықшылығы – сыртқы жазықтық сигналды ішкі қабатқа бағыттау үшін экрандауды қамтамасыз етеді. Кемшілігі-жер үсті жазықтығы ПХД-дегі тығыздығы жоғары компоненттермен қатты кесілуі мүмкін. Бұл жазықтықты кері айналдыру, қуат жазықтығын элементтің бүйіріне орналастыру және борттың екінші жағына жерге жазықтықты қою арқылы белгілі бір дәрежеде жеңілдетілуі мүмкін.

Екіншіден, кейбір адамдарға ашық ұшақтың болуын ұнатпайды, үшіншіден, жерленген сигнал қабаттары тақтаны қайта өңдеуді қиындатады. Каскад (1), (2) мақсаттарды қанағаттандырады және (4) мақсатты ішінара қанағаттандырады.

Осы үш мәселенің екеуін 3В суретте көрсетілгендей каскад арқылы азайтуға болады, мұнда екі сыртқы жазықтық жердегі жазықтық болып табылады және электрмен жабдықтау сигнал жазықтығында сым ретінде бағытталады.Электрмен жабдықтау сигналдық қабаттағы кең іздерді қолдана отырып растрлық бағытталуы тиіс.

Бұл каскадтың тағы екі артықшылығы:

(1) Жердегі екі ұшақ жердің кедергісін едәуір төмендетеді, осылайша жалпы режимдегі кабельдік сәулеленуді азайтады;

(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. Енді біз (1), (2), (4) және (5) мақсаттарға тек төрт қабатты тақтаймен қол жеткіздік.

Figure 4 shows a fourth possibility, not the usual one, but one that can perform well. Бұл 2 -суретке ұқсас, бірақ электрлік жазықтықтың орнына жердегі жазықтық пайдаланылады, ал электрмен жабдықтау сымдар үшін сигнал қабатында із ретінде әрекет етеді.

Бұл каскад жоғарыда айтылған қайта өңдеу мәселесін жеңеді, сонымен қатар екі жерлік ұшақтың әсерінен төмен жерге кедергі жасайды. Алайда, бұл ұшақтар ешқандай қорғаныс бермейді. Бұл конфигурация (1), (2) және (5) мақсаттарын қанағаттандырады, бірақ (3) немесе (4) мақсаттарға сәйкес келмейді.

Көріп отырғаныңыздай, төрт қабатты қабаттаудың сіз ойлағаннан да көп нұсқалары бар және төрт қабатты PCBS көмегімен біздің бес мақсатымыздың төртеуіне қол жеткізуге болады. EMC тұрғысынан 2, 3b және 4 суреттерінің қабаттары жақсы жұмыс істейді.

6 қабатты тақта

Алты қабатты тақталардың көпшілігі төрт сигналдық сым қабатынан және екі жазық қабаттан тұрады, ал алты қабатты тақталар әдетте EMC тұрғысынан төрт қабатты тақталардан жоғары.

5-суретте алты қабатты тақтада қолдануға болмайтын каскадты құрылым көрсетілген.

Бұл жазықтықтар сигналдық қабат үшін экрандауды қамтамасыз етпейді, ал сигнал қабаттарының екеуі (1 және 6) жазықтыққа жақын емес. Бұл реттеу барлық жоғары жиілікті сигналдар 2 және 5 қабаттарға бағытталса ғана жұмыс істейді, ал өте төмен жиілікті сигналдар, немесе одан да жақсысы, сигнал сымдары мүлде жоқ (тек дәнекерленген жастықтар) 1 және 6 қабаттарда бағытталмаған.

Егер пайдаланылса, 1 және 6 -қабаттардағы пайдаланылмаған жерлерге асфальт төселіп, мүмкіндігінше көп жерде негізгі қабатқа viAS бекітілуі керек.

Бұл конфигурация біздің бастапқы мақсаттарымыздың біреуін қанағаттандырады (3 -мақсат).

Алты қабат бар болғанда, 3-суретте көрсетілгендей, жоғары жылдамдықты сигналдар үшін екі көмілген қабатты қамтамасыз ету принципі (6-суретте көрсетілгендей) оңай жүзеге асады. Бұл конфигурация сонымен қатар төмен жылдамдықтағы сигналдар үшін екі беттік қабатты қамтамасыз етеді.

Бұл, бәлкім, ең көп таралған алты қабатты құрылым және жақсы орындалған жағдайда электромагниттік сәулеленуді басқаруда өте тиімді болуы мүмкін. Бұл конфигурация 1,2,4 мақсатты қанағаттандырады, бірақ 3,5 мақсатқа сәйкес келмейді. Its main disadvantage is the separation of power plane and ground plane.

Бұл бөлінудің арқасында қуат жазықтығы мен жер үсті жазықтығы арасында планетааралық сыйымдылық көп емес, сондықтан бұл жағдайды шешу үшін мұқият ажырату жобасын жасау қажет. Ажырату туралы қосымша ақпарат алу үшін біздің ажырату техникасы бойынша кеңестерді қараңыз.

Іс жүзінде бірдей, өзін жақсы ұстайтын алты қабатты ламинатталған құрылым 7-суретте көрсетілген.

H1 1 сигналының көлденең бағыттау қабатын білдіреді, V1 1 сигналының вертикальді бағыттау қабатын білдіреді, H2 және V2 2 сигнал үшін бір мағынаны білдіреді, және бұл құрылымның артықшылығы – ортогоналды бағыттау сигналдары әрқашан бір жазықтыққа сілтеме жасайды.

Мұның неліктен маңызды екенін түсіну үшін 6-бөлімдегі сигналға сілтеме жазықтықтары бөлімін қараңыз. Кемшілігі – 1 -ші және 6 -деңгейлі сигналдардың экрандалмауы.

Демек, сигнал қабаты көршілес жазықтыққа өте жақын орналасуы керек және плитаның қажетті қалыңдығын жасау үшін қалыңырақ орта өзек қабатын қолдану керек. Әдетте қалыңдығы 0.060 дюйм болатын пластиналар аралығы 0.005 «/ 0.005»/ 0.040 «/ 0.005»/ 0.005 «/ 0.005» болуы мүмкін. Бұл құрылым 1 және 2 мақсаттарға сәйкес келеді, бірақ 3, 4 немесе 5 мақсаттарға сәйкес келмейді.

Басқа тамаша алты қабатты пластина 8-суретте көрсетілген. Ол барлық бес мақсатқа жету үшін екі сигнал көмілген қабатты және іргелес қуатты және жердегі ұшақтарды қамтамасыз етеді. Алайда, ең үлкен кемшілігі – оның екі сым қабаты бар, сондықтан ол жиі қолданылмайды.

Алты қабатты пластина төрт қабатты пластинадан жақсы электромагниттік үйлесімділікті алу оңайырақ. Бізде екі жолмен шектелудің орнына сигналды бағыттаудың төрт қабатының артықшылығы бар.

Төрт қабатты тақтадағыдай, алты қабатты ПХД біздің бес мақсатымыздың төртеуіне сәйкес келді. Егер біз сигналды бағыттаудың екі қабатымен шектелетін болсақ, барлық бес мақсатқа қол жеткізуге болады. 6 -сурет, 7 -сурет және 8 -суреттегі құрылымдар ЭМС тұрғысынан жақсы жұмыс істейді.