Pirms projektēšanas daudzslāņu PCB projektētājam vispirms ir jānosaka izmantotā shēmas plates struktūra atbilstoši shēmas mērogam, shēmas plates izmēram un elektromagnētiskās saderības (EMC) prasībām, tas ir, lai izlemtu, vai izmantot 4 slāņus, 6 slāņus vai vairākus shēmas plates slāņus. . Pēc slāņu skaita noteikšanas nosakiet, kur novietot iekšējos elektriskos slāņus un kā uz šiem slāņiem sadalīt dažādus signālus. Šī ir daudzslāņu PCB skursteņa struktūras izvēle.

Laminētā struktūra ir svarīgs faktors, kas ietekmē PCB plākšņu EMC veiktspēju, un tas ir arī svarīgs līdzeklis elektromagnētisko traucējumu novēršanai. Šis raksts iepazīstina ar atbilstošo daudzslāņu PCB plates skursteņa struktūras saturu.

Pēc jaudas, zemes un signāla slāņu skaita noteikšanas to relatīvais izvietojums ir tēma, no kuras nevar izvairīties katrs PCB inženieris;

Vispārējais slāņu izvietojuma princips:

1. Lai noteiktu daudzslāņu PCB plātnes laminēto struktūru, jāņem vērā vairāk faktoru. No elektroinstalācijas viedokļa, jo vairāk slāņu, jo labāka ir elektroinstalācija, taču palielināsies arī plātņu ražošanas izmaksas un grūtības. Ražotājiem, ražojot PCB plātnes, jāpievērš uzmanība tam, vai laminētā struktūra ir vai nav simetriska, tāpēc, izvēloties slāņu skaitu, ir jāņem vērā visu aspektu vajadzības, lai panāktu vislabāko līdzsvaru. Pieredzējuši dizaineri pēc komponentu iepriekšēja izkārtojuma pabeigšanas koncentrēsies uz PCB vadu sašaurinājuma analīzi. Apvienojiet ar citiem EDA rīkiem, lai analizētu shēmas plates vadu blīvumu; pēc tam sintezē signālu līniju skaitu un veidus ar īpašām elektroinstalācijas prasībām, piemēram, diferenciālās līnijas, jutīgās signāla līnijas utt., lai noteiktu signāla slāņu skaitu; tad atbilstoši barošanas avota veidam, izolācijai un prettraucējumiem Prasības noteikt iekšējo elektrisko slāņu skaitu. Tādā veidā pamatā tiek noteikts visas shēmas plates slāņu skaits.

2. Detaļas virsmas apakšdaļa (otrais slānis) ir iezemētā plakne, kas nodrošina ierīces ekranēšanas slāni un atskaites plakni augšējai elektroinstalācijai; jutīgajam signāla slānim jāatrodas blakus iekšējam elektriskajam slānim (iekšējam barošanas/zemes slānim), izmantojot lielo iekšējo elektrisko slāni vara plēvi, lai nodrošinātu signāla slāņa ekranējumu. Ātrgaitas signāla pārraides slānim ķēdē jābūt signāla starpslānim un jāievieto starp diviem iekšējiem elektriskajiem slāņiem. Tādā veidā divu iekšējo elektrisko slāņu vara plēve var nodrošināt elektromagnētisko ekranējumu ātrgaitas signāla pārraidei, un tajā pašā laikā tā var efektīvi ierobežot ātrgaitas signāla starojumu starp diviem iekšējiem elektriskajiem slāņiem, neizraisot. ārējie traucējumi.

3. Visi signāla slāņi atrodas pēc iespējas tuvāk iezemētajai plaknei;

4. Centieties izvairīties no diviem signāla slāņiem, kas atrodas tieši blakus viens otram; ir viegli ieviest šķērsrunu starp blakus esošajiem signāla slāņiem, kā rezultātā rodas ķēdes funkcijas kļūme. Iezemētās plaknes pievienošana starp diviem signāla slāņiem var efektīvi izvairīties no šķērsrunas.

5. Galvenais barošanas avots ir pēc iespējas tuvāk tam atbilstoši;

6. Ņem vērā laminētās struktūras simetriju.

7. Attiecībā uz mātesplates slāņu izkārtojumu esošajām mātesplatēm ir grūti kontrolēt paralēlo tālsatiksmes vadu. Ja plates līmeņa darbības frekvence virs 50MHZ (skatiet situāciju zem 50MHZ, lūdzu, attiecīgi atpūtieties), ieteicams sakārtot principu:

Komponentu virsma un metināšanas virsma ir pilnīga iezemējuma plakne (vairogs);Nav blakus esošo paralēlu vadu slāņu;Visi signāla slāņi ir pēc iespējas tuvāk iezemētajai plaknei;

Atslēgas signāls atrodas blakus zemei ​​un nešķērso starpsienu.

Piezīme: Iestatot konkrētos PCB slāņus, iepriekš minētie principi ir elastīgi jāapgūst. Pamatojoties uz iepriekš minēto principu izpratni, saskaņā ar faktiskajām vienas plates prasībām, piemēram: vai ir nepieciešams atslēgas vadu slānis, barošanas avots, iezemētās plaknes dalījums utt., Nosakiet slāņu izvietojumu un vienkārši nepārkopējiet to vai turiet pie tā.

8. Vairāki iezemēti iekšējie elektriskie slāņi var efektīvi samazināt zemes pretestību. Piemēram, A signāla slānis un B signāla slānis izmanto atsevišķas zemes plaknes, kas var efektīvi samazināt kopējā režīma traucējumus.

Parasti izmantotā slāņu struktūra: 4 slāņu plāksne

Tālāk ir izmantots 4 slāņu plātnes piemērs, lai ilustrētu, kā optimizēt dažādu laminētu konstrukciju izvietojumu un kombināciju.

Parasti izmantotajām 4 slāņu plāksnēm ir šādas sakraušanas metodes (no augšas uz leju).

(1) Siganl_1 (augšā), GND (iekšējais_1), POWER (iekšējais_2), Siganl_2 (apakšā).

(2) Siganl_1 (augšā), POWER (iekšējais_1), GND (iekšējais_2), Siganl_2 (apakšā).

(3) POWER (augšpusē), Siganl_1 (iekšējais_1), GND (iekšējais_2), Siganl_2 (apakšā).

Acīmredzot 3. iespējai trūkst efektīvas savienojuma starp barošanas slāni un zemes slāni, un to nevajadzētu pieņemt.

Tad kā jāizvēlas 1. un 2. opcija?

Parastos apstākļos dizaineri kā 1 slāņu dēļa struktūru izvēlēsies 4. variantu. Izvēles iemesls nav tas, ka nevar pieņemt 2. iespēju, bet gan tas, ka vispārējā PCB plāksne komponentus izvieto tikai augšējā slānī, tāpēc piemērotāk ir pieņemt 1. iespēju.

Bet, ja komponenti ir jānovieto gan augšējā, gan apakšējā slānī, un dielektriskais biezums starp iekšējo barošanas slāni un zemes slāni ir liels un savienojums ir vājš, ir jāapsver, kurā slānī ir mazāk signāla līniju. 1. iespējai apakšējā slānī ir mazāk signāla līniju, un liela laukuma vara plēvi var izmantot savienošanai ar POWER slāni; gluži pretēji, ja sastāvdaļas galvenokārt ir izvietotas uz apakšējā slāņa, dēļa izgatavošanai jāizmanto 2. iespēja.

Ja tiek izmantota laminēta struktūra, jaudas slānis un zemes slānis jau ir savienoti. Ņemot vērā simetrijas prasības, parasti tiek pieņemta 1. shēma.

6 slāņu dēlis

Pēc 4 slāņu plātnes laminētās struktūras analīzes pabeigšanas tālāk ir izmantots 6 slāņu plātņu kombinācijas piemērs, lai ilustrētu 6 slāņu plātnes izvietojumu un kombināciju un vēlamo metodi.

(1) Siganl_1 (augšā), GND (iekšējais_1), Siganl_2 (iekšējais_2), Siganl_3 (iekšējais_3), jauda (iekšējais_4), Siganl_4 (apakšā).

1. risinājumā tiek izmantoti 4 signāla slāņi un 2 iekšējie barošanas/zemes slāņi, ar vairāk signāla slāņiem, kas veicina elektroinstalācijas darbu starp komponentiem, taču arī šī risinājuma defekti ir acīmredzamāki, kas izpaužas šādos divos aspektos:

① Jaudas plakne un iezemētā plakne atrodas tālu viena no otras, un tās nav pietiekami savienotas.

② Signāla slānis Siganl_2 (Inner_2) un Siganl_3 (Inner_3) atrodas tieši blakus, tāpēc signāla izolācija nav laba un šķērsruna ir viegli iespējama.

(2) Siganl_1 (augšā), Siganl_2 (iekšējais_1), POWER (iekšējais_2), GND (iekšējais_3), Siganl_3 (iekšējais_4), Siganl_4 (apakšā).

2. shēma Salīdzinot ar 1. shēmu, jaudas slānis un zemes plakne ir pilnībā savienoti, kam ir noteiktas priekšrocības salīdzinājumā ar 1. shēmu, bet

Signāla slāņi Siganl_1 (augšējais) un Siganl_2 (iekšējais_1) un Siganl_3 (iekšējais_4) un Siganl_4 (apakšā) atrodas tieši blakus viens otram. Signāla izolācija nav laba, un šķērsruna problēma nav atrisināta.

(3) Siganl_1 (augšā), GND (iekšējais_1), Siganl_2 (iekšējais_2), POWER (iekšējais_3), GND (iekšējais_4), Siganl_3 (apakšā).

Salīdzinot ar 1. un 2. shēmu, 3. shēmā ir par vienu mazāk signāla slāni un vēl vienu iekšējo elektrisko slāni. Lai gan elektroinstalācijai pieejamie slāņi ir samazināti, šī shēma atrisina 1. un 2. shēmas kopējos defektus.

① Strāvas plakne un iezemētā plakne ir cieši savienotas.

② Katrs signāla slānis atrodas tieši blakus iekšējam elektriskajam slānim un ir efektīvi izolēts no citiem signāla slāņiem, un šķērsruna nav vienkārša.

③ Siganl_2 (Inner_2) atrodas blakus diviem iekšējiem elektriskajiem slāņiem GND (Inner_1) un POWER (Inner_3), ko var izmantot ātrgaitas signālu pārraidīšanai. Abi iekšējie elektriskie slāņi var efektīvi aizsargāt traucējumus no ārējās pasaules uz Siganl_2 (Inner_2) slāni un traucējumus no Siganl_2 (Inner_2) uz ārējo pasauli.

Visos aspektos 3. shēma acīmredzami ir visoptimizētākā. Tajā pašā laikā 3. shēma ir arī plaši izmantota laminēta konstrukcija 6 slāņu plāksnēm. Analizējot abus augstāk minētos piemērus, uzskatu, ka lasītājam ir zināma izpratne par kaskādes struktūru, bet dažos gadījumos noteikta shēma nevar izpildīt visas prasības, kas prasa ņemt vērā dažādu projektēšanas principu prioritāti. Diemžēl, ņemot vērā to, ka shēmas plates slāņa dizains ir cieši saistīts ar faktiskās ķēdes īpašībām, dažādu shēmu prettraucējumu veiktspēja un dizaina fokuss atšķiras, tāpēc faktiski šiem principiem nav noteiktas prioritātes atsaucei. Taču skaidrs ir tas, ka projektēšanā vispirms ir jāievēro 2. projektēšanas princips (iekšējam jaudas slānim un zemes slānim jābūt cieši savienotam) un, ja ķēdē ir jāpārraida ātrgaitas signāli, tad projektēšanas princips 3. (ātrgaitas signāla pārraides slānis ķēdē) Tam jābūt signāla starpslānim un jāievieto starp diviem iekšējiem elektriskajiem slāņiem).

10 slāņu dēlis

PCB tipisks 10 slāņu plates dizains

Vispārējā vadu secība ir AUGŠĀ – GND – signāla slānis – jaudas slānis – GND – signāla slānis – jaudas slānis – signāla slānis – GND – BOTTOM

Pati elektroinstalācijas secība nav obligāti fiksēta, taču ir daži standarti un principi, lai to ierobežotu: Piemēram, augšējā slāņa un apakšējā slāņa blakus esošie slāņi izmanto GND, lai nodrošinātu vienas plates EMC raksturlielumus; piemēram, katrs signāla slānis vēlams izmantot GND slāni kā atskaites plakni; barošanas avots, ko izmanto visā vienotā plāksnē, ir vēlams novietots uz visa vara gabala; uzņēmīgie, ātrgaitas un vēlami iet pa lēciena iekšējo slāni utt.