Prieš projektuojant daugiasluoksnė PCB plokštę, dizaineris pirmiausia turi nustatyti naudojamą plokštės struktūrą pagal grandinės mastelį, plokštės dydį ir elektromagnetinio suderinamumo (EMC) reikalavimus, ty nuspręsti, ar naudoti 4 sluoksnius, 6 sluoksnius ar daugiau sluoksnių grandinių plokščių . Nustatę sluoksnių skaičių, nustatykite, kur dėti vidinius elektrinius sluoksnius ir kaip šiuose sluoksniuose paskirstyti skirtingus signalus. Tai yra daugiasluoksnės PCB kamino struktūros pasirinkimas.

Laminuota struktūra yra svarbus veiksnys, turintis įtakos PCB plokščių EMS veikimui, taip pat svarbi priemonė elektromagnetiniams trukdžiams slopinti. Šiame straipsnyje pristatomas atitinkamas daugiasluoksnės PCB plokštės kamino struktūros turinys.

Nustačius galios, įžeminimo ir signalo sluoksnių skaičių, santykinis jų išdėstymas yra tema, kurios negali išvengti kiekvienas PCB inžinierius;

Bendras sluoksnių išdėstymo principas:

1. Norint nustatyti daugiasluoksnės PCB plokštės laminuotą struktūrą, reikia atsižvelgti į daugiau veiksnių. Žvelgiant iš laidų, kuo daugiau sluoksnių, tuo geresni laidai, tačiau padidės ir plokštės gamybos sąnaudos bei sudėtingumas. Gamintojams, gaminant PCB plokštes, reikia atkreipti dėmesį į tai, ar laminuota konstrukcija yra simetriška, ar ne, todėl renkantis sluoksnių skaičių reikia atsižvelgti į visų aspektų poreikius, kad būtų pasiektas geriausias balansas. Patyrę dizaineriai, atlikę išankstinį komponentų išdėstymą, sutelks dėmesį į PCB laidų kliūties analizę. Sujunkite su kitais EDA įrankiais, kad analizuotumėte plokštės laidų tankį; tada susintetinkite signalų linijų skaičių ir tipus, kuriems taikomi specialūs laidų reikalavimai, pvz., diferencialinės linijos, jautrios signalo linijos ir kt., kad nustatytų signalo sluoksnių skaičių; tada pagal maitinimo tipą izoliacija ir apsauga nuo trukdžių Reikalavimai nustatyti vidinių elektros sluoksnių skaičių. Tokiu būdu iš esmės nustatomas visos plokštės sluoksnių skaičius.

2. Komponento paviršiaus apačia (antrasis sluoksnis) yra įžeminimo plokštuma, kuri yra įrenginio ekranavimo sluoksnis ir atskaitos plokštuma viršutinei laidai; jautrus signalo sluoksnis turi būti greta vidinio elektros sluoksnio (vidinio maitinimo / įžeminimo sluoksnio), naudojant didelį vidinį elektros sluoksnį Vario plėvelė, kad būtų užtikrintas signalo sluoksnio ekranavimas. Didelės spartos signalo perdavimo sluoksnis grandinėje turėtų būti tarpinis signalo sluoksnis ir įterptas tarp dviejų vidinių elektrinių sluoksnių. Tokiu būdu dviejų vidinių elektrinių sluoksnių varinė plėvelė gali suteikti elektromagnetinį ekraną didelės spartos signalo perdavimui ir tuo pačiu metu gali veiksmingai apriboti didelės spartos signalo spinduliuotę tarp dviejų vidinių elektrinių sluoksnių nesukeldama. išoriniai trukdžiai.

3. Visi signalo sluoksniai yra kuo arčiau įžeminimo plokštumos;

4. Stenkitės vengti dviejų tiesiogiai vienas šalia kito esančių signalinių sluoksnių; tarp gretimų signalo sluoksnių lengva įvesti skersinį pokalbį, dėl kurio sugenda grandinės funkcija. Įžeminimo plokštumos pridėjimas tarp dviejų signalo sluoksnių gali veiksmingai išvengti skersinio pokalbio.

5. Pagrindinis maitinimo šaltinis yra kuo arčiau jo atitinkamai;

6. Atsižvelkite į laminuotos konstrukcijos simetriją.

7. Kalbant apie pagrindinės plokštės sluoksnių išdėstymą, esamoms pagrindinėms plokštėms sunku valdyti lygiagrečius tolimuosius laidus. Jei plokštės lygio veikimo dažnis viršija 50 MHz (žr. situaciją žemiau 50 MHz, atitinkamai atsipalaiduokite), rekomenduojama išdėstyti principą:

Komponento paviršius ir suvirinimo paviršius yra visa įžeminimo plokštuma (skydas);Jokių gretimų lygiagrečių laidų sluoksnių;Visi signalo sluoksniai yra kuo arčiau įžeminimo plokštumos;

Rakto signalas yra greta žemės ir nekerta pertvaros.

Pastaba: Nustatydami konkrečius PCB sluoksnius, pirmiau nurodytus principus reikia lanksčiai įsisavinti. Remiantis pirmiau minėtų principų supratimu, atsižvelgiant į faktinius vienos plokštės reikalavimus, pvz.: ar reikalingas rakto laidų sluoksnis, maitinimo šaltinis, įžeminimo plokštumos padalijimas ir kt. , Nustatykite sluoksnių išdėstymą ir t tiesiog nukopijuokite jį tiesiai šviesiai arba laikykitės.

8. Keli įžeminti vidiniai elektros sluoksniai gali veiksmingai sumažinti įžeminimo varžą. Pavyzdžiui, A signalo sluoksnis ir B signalo sluoksnis naudoja atskiras įžeminimo plokštes, kurios gali veiksmingai sumažinti bendro režimo trikdžius.

Dažniausiai naudojama sluoksniuota struktūra: 4 sluoksnių plokštė

Toliau pateikiamas 4 sluoksnių plokštės pavyzdys, iliustruojantis, kaip optimizuoti įvairių laminuotų konstrukcijų išdėstymą ir derinimą.

Paprastai naudojamoms 4 sluoksnių plokštėms yra šie krovimo būdai (iš viršaus į apačią).

(1) Siganl_1 (viršuje), GND (vidinis_1), POWER (vidinis_2), Siganl_2 (apačioje).

(2) Siganl_1 (viršuje), POWER (vidinis_1), GND (vidinis_2), Siganl_2 (apačioje).

(3) POWER (viršuje), Siganl_1 (vidinis_1), GND (vidinis_2), Siganl_2 (apačioje).

Akivaizdu, kad 3 variantui trūksta veiksmingo maitinimo sluoksnio ir pagrindinio sluoksnio sujungimo, todėl jis neturėtų būti priimtas.

Tada kaip reikėtų pasirinkti 1 ir 2 parinktis?

Įprastomis aplinkybėmis projektuotojai pasirinks 1 variantą kaip 4 sluoksnių plokštės struktūrą. Pasirinkimo priežastis yra ne ta, kad 2 variantas negali būti priimtas, o ta, kad bendroje PCB plokštėje komponentai dedami tik viršutiniame sluoksnyje, todėl tikslingiau pasirinkti 1 variantą.

Bet kai komponentus reikia dėti ir ant viršutinio, ir ant apatinio sluoksnių, o dielektrinis storis tarp vidinio maitinimo sluoksnio ir įžeminimo sluoksnio yra didelis, o sujungimas prastas, reikia pagalvoti, kuriame sluoksnyje yra mažiau signalinių linijų. Naudojant 1 variantą, apatiniame sluoksnyje yra mažiau signalo linijų, o didelio ploto vario plėvelė gali būti sujungta su POWER sluoksniu; priešingai, jei komponentai daugiausia išdėstyti apatiniame sluoksnyje, plokštei gaminti reikėtų naudoti 2 variantą.

Jei naudojama laminuota konstrukcija, galios sluoksnis ir žemės sluoksnis jau yra sujungti. Atsižvelgiant į simetrijos reikalavimus, paprastai priimama 1 schema.

6 sluoksnių lenta

Baigę 4 sluoksnių plokštės laminuotos struktūros analizę, toliau naudojamas 6 sluoksnių plokštės derinio pavyzdys, iliustruojantis 6 sluoksnių plokštės išdėstymą ir derinį bei pageidaujamą metodą.

(1) Siganl_1 (viršuje), GND (vidinis_1), Siganl_2 (vidinis_2), Siganl_3 (vidinis_3), galia (vidinis_4), Siganl_4 (apačioje).

1 sprendime naudojami 4 signalo sluoksniai ir 2 vidiniai maitinimo/žemės sluoksniai, su daugiau signalo sluoksnių, o tai yra palanki laidų darbui tarp komponentų, tačiau ryškesni ir šio sprendimo trūkumai, kurie pasireiškia šiais dviem aspektais:

① Maitinimo plokštuma ir įžeminimo plokštė yra toli viena nuo kitos ir nėra pakankamai sujungtos.

② Signalo sluoksnis Siganl_2 (Inner_2) ir Siganl_3 (Inner_3) yra tiesiogiai greta, todėl signalo izoliacija nėra gera, o skersinis perkalbėjimas yra lengvas.

(2) Siganl_1 (viršuje), Siganl_2 (vidinis_1), POWER (vidinis_2), GND (vidinis_3), Siganl_3 (vidinis_4), Siganl_4 (apačioje).

2 schema Palyginti su 1 schema, maitinimo sluoksnis ir įžeminimo plokštuma yra visiškai sujungti, o tai turi tam tikrų pranašumų, palyginti su 1 schema, tačiau

Siganl_1 (viršuje) ir Siganl_2 (vidinis_1) ir Siganl_3 (vidinis_4) ir Siganl_4 (apačias) signalų sluoksniai yra tiesiogiai vienas šalia kito. Signalo izoliacija nėra gera, o perjungimo problema neišspręsta.

(3) Siganl_1 (viršuje), GND (vidinis_1), Siganl_2 (vidinis_2), POWER (vidinis_3), GND (vidinis_4), Siganl_3 (apačioje).

Palyginti su 1 ir 2 schemomis, 3 schemoje yra vienu signalo sluoksniu mažiau ir vienu vidiniu elektriniu sluoksniu daugiau. Nors laidų sluoksniai yra sumažinti, ši schema išsprendžia bendrus 1 ir 2 schemų defektus.

① Maitinimo plokštuma ir įžeminimo plokštuma yra tvirtai sujungtos.

② Kiekvienas signalo sluoksnis yra tiesiai greta vidinio elektrinio sluoksnio ir yra veiksmingai izoliuotas nuo kitų signalo sluoksnių, todėl nėra lengva įvykti skersinio pokalbio.

③ Siganl_2 (Inner_2) yra greta dviejų vidinių elektros sluoksnių GND (Inner_1) ir POWER (Inner_3), kurie gali būti naudojami didelės spartos signalams perduoti. Du vidiniai elektriniai sluoksniai gali veiksmingai apsaugoti nuo išorinio pasaulio trukdžių į Siganl_2 (Inner_2) sluoksnį ir nuo Siganl_2 (Inner_2) trukdžių išoriniam pasauliui.

Visais aspektais 3 schema akivaizdžiai yra labiausiai optimizuota. Tuo pačiu metu 3 schema taip pat yra dažniausiai naudojama laminuota konstrukcija 6 sluoksnių plokštėms. Išanalizavus du aukščiau pateiktus pavyzdžius, manau, kad skaitytojas turi tam tikrą supratimą apie pakopinę struktūrą, tačiau kai kuriais atvejais tam tikra schema negali atitikti visų reikalavimų, todėl reikia atsižvelgti į įvairių projektavimo principų prioritetą. Deja, dėl to, kad plokštės sluoksnio dizainas yra glaudžiai susijęs su tikrosios grandinės charakteristikomis, skirtingų grandinių atsparumas trukdžiams ir dizaino dėmesys skiriasi, todėl iš tikrųjų šie principai neturi apibrėžto prioriteto. Bet aišku tai, kad projektuojant pirmiausia reikia laikytis 2 projektavimo principo (vidinis galios sluoksnis ir žemės sluoksnis turi būti tvirtai sujungti), o jei grandinėje reikia perduoti didelės spartos signalus, tada 3 projektavimo principą. (greitas signalo perdavimo sluoksnis grandinėje) Tai turėtų būti tarpinis signalo sluoksnis ir įterptas tarp dviejų vidinių elektrinių sluoksnių) turi būti patenkintas.

10 sluoksnių lenta

PCB tipinis 10 sluoksnių plokštės dizainas

Bendra laidų seka yra VIRŠUS – GND – signalo sluoksnis – maitinimo sluoksnis – GND – signalo sluoksnis – galios sluoksnis – signalo sluoksnis – GND – APGASIS.

Pati laidų seka nebūtinai yra fiksuota, tačiau yra tam tikrų standartų ir principų, kurie ją riboja: Pavyzdžiui, gretimuose viršutinio ir apatinio sluoksnių sluoksniuose naudojamas GND, kad būtų užtikrintos vienos plokštės EMC charakteristikos; pavyzdžiui, kiekvienas signalo sluoksnis geriau naudoja GND sluoksnį kaip atskaitos plokštumą; maitinimo šaltinis, naudojamas visoje vienoje plokštėje, pageidautina klojamas ant viso vario gabalo; jautrūs, greiti ir pageidaujantys eiti palei vidinį šuolio sluoksnį ir kt.