PCB kraušana ir svarīgs faktors, lai noteiktu izstrādājumu EMS veiktspēju. Laba slāņošana var būt ļoti efektīva, lai samazinātu starojumu no PCB cilpas (diferenciālā režīma emisija), kā arī no plates pieslēgtajiem kabeļiem (kopējā režīma emisija).

No otras puses, slikta kaskāde var ievērojami palielināt abu mehānismu starojumu. Plākšņu sakraušanai ir svarīgi četri faktori:

1. Slāņu skaits;

2. izmantoto slāņu skaits un veids (jauda un/vai zeme);

3. slāņu secība vai secība;

4. Intervāls starp slāņiem.

Parasti tiek ņemts vērā tikai slāņu skaits. Daudzos gadījumos pārējie trīs faktori ir vienlīdz svarīgi, un ceturtais dažkārt pat nav zināms PCB izstrādātājam. Nosakot slāņu skaitu, ņemiet vērā:

1. Signāla daudzums un elektroinstalācijas izmaksas;

2. Biežums;

3. Vai produktam jāatbilst A vai B klases palaišanas prasībām?

4. PCB ir ekranētā vai neaizsargātā korpusā;

5. Projektēšanas komandas EMC inženiertehniskā pieredze.

Parasti tiek ņemts vērā tikai pirmais termins. Patiešām, visi priekšmeti bija ļoti svarīgi, un tie ir jāvērtē vienādi. Šis pēdējais punkts ir īpaši svarīgs, un to nevajadzētu aizmirst, ja ir nepieciešams sasniegt optimālu dizainu pēc iespējas mazāk laika un izmaksu.

Daudzslāņu plāksne, izmantojot zemes un/vai jaudas plakni, ievērojami samazina starojuma emisiju salīdzinājumā ar divslāņu plāksni. Vispārējais īkšķa noteikums ir tāds, ka četru slāņu plāksne rada par 15 dB mazāk starojuma nekā divslāņu plāksne, un visi pārējie faktori ir vienādi. Dēlis ar plakanu virsmu ir daudz labāks nekā dēlis bez plakanas virsmas šādu iemeslu dēļ:

1. Tie ļauj signālus novirzīt kā mikrolīniju līnijas (vai lentes līnijas). Šīs struktūras ir kontrolētas pretestības pārvades līnijas ar daudz mazāku starojumu nekā nejaušā elektroinstalācija, ko izmanto divslāņu plāksnēs;

2. Zemes plakne ievērojami samazina zemes pretestību (un līdz ar to arī zemes troksni).

Lai gan divas plāksnes ir veiksmīgi izmantotas 20–25 MHz neaizsargātos korpusos, šie gadījumi ir drīzāk izņēmums, nevis noteikums. Virs aptuveni 10-15 MHz parasti jāapsver daudzslāņu paneļi.

Ir pieci mērķi, kas jums jācenšas sasniegt, izmantojot daudzslāņu plāksni. Viņi ir:

1. Signāla slānim vienmēr jābūt blakus plaknei;

2. Signāla slānim jābūt cieši savienotam (tuvu) ar blakus esošo plakni;

3, jaudas plaknei un iezemētajai plaknei jābūt cieši apvienotām;

4, ātrgaitas signāls jāapglabā līnijā starp divām lidmašīnām, plaknei var būt ekranējoša loma un tā var nomākt ātrgaitas drukātās līnijas starojumu;

5. Vairākām zemējuma lidmašīnām ir daudz priekšrocību, jo tās samazinās dēļa zemējuma (atskaites plaknes) pretestību un samazina kopējā režīma starojumu.

Kopumā mums ir izvēle starp signāla/plaknes tuvuma savienojumu (2. mērķis) un jaudas/zemes plaknes tuvuma savienojumu (3. mērķis). Izmantojot tradicionālās PCB konstrukcijas metodes, plakanās plāksnes kapacitāte starp blakus esošo barošanas avotu un iezemēto plakni ir nepietiekama, lai nodrošinātu pietiekamu atvienošanu zem 500 MHz.

Tāpēc atdalīšana ir jārisina ar citiem līdzekļiem, un mums parasti jāizvēlas blīvs savienojums starp signālu un pašreizējo atgriešanās plakni. Ciešas savienojuma priekšrocības starp signāla slāni un pašreizējo atgriešanās plakni atsver trūkumus, ko izraisa neliels kapacitātes zudums starp plaknēm.

Astoņi slāņi ir minimālais slāņu skaits, ko var izmantot, lai sasniegtu visus piecus šos mērķus. Daži no šiem mērķiem būs jāapdraud četru un sešu slāņu dēļos. Šādos apstākļos jums ir jānosaka, kuri mērķi ir vissvarīgākie konkrētajam dizainam.

Iepriekš minēto punktu nevajadzētu interpretēt tā, ka jūs nevarat izveidot labu EMS dizainu četru vai sešu līmeņu plāksnē, kā jūs varat. Tas tikai parāda, ka ne visus mērķus var sasniegt uzreiz un ka ir nepieciešams kaut kāds kompromiss.

Tā kā visus vēlamos EMC mērķus var sasniegt ar astoņiem slāņiem, nav iemesla izmantot vairāk par astoņiem slāņiem, izņemot papildu signāla maršrutēšanas slāņu uzņemšanai.

No mehāniskā viedokļa vēl viens ideāls mērķis ir padarīt PCB plates šķērsgriezumu simetrisku (vai līdzsvarotu), lai novērstu deformāciju.

Piemēram, uz astoņu slāņu plāksnes, ja otrais slānis ir plakne, tad arī septītajam slānim jābūt plaknei.

Tāpēc visas šeit piedāvātās konfigurācijas izmanto simetriskas vai līdzsvarotas struktūras. Ja ir pieļaujamas asimetriskas vai nelīdzsvarotas konstrukcijas, ir iespējams izveidot citas kaskādes konfigurācijas.

Četru slāņu dēlis

Visizplatītākā četru slāņu plākšņu struktūra ir parādīta 1. attēlā (jaudas plakne un iezemētā plakne ir savstarpēji aizvietojamas). Tas sastāv no četriem vienmērīgi izvietotiem slāņiem ar iekšējo jaudas plakni un iezemēto plakni. Šiem diviem ārējiem elektroinstalācijas slāņiem parasti ir ortogonāli vadu virzieni.

Lai gan šī konstrukcija ir daudz labāka nekā dubultie paneļi, tai ir dažas mazāk vēlamas īpašības.

Mērķu sarakstam 1. daļā šī kaudze atbilst tikai mērķim (1). Ja slāņi ir izvietoti vienādi, starp signāla slāni un pašreizējo atgriešanās plakni ir liela atstarpe. Starp jaudas plakni un iezemēto plakni ir arī liela atstarpe.

Četru slāņu dēļam mēs nevaram labot abus defektus vienlaikus, tāpēc mums jāizlemj, kurš mums ir vissvarīgākais.

Kā minēts iepriekš, starpslāņu kapacitāte starp blakus esošo barošanas avotu un iezemēto plakni ir nepietiekama, lai nodrošinātu atbilstošu atdalīšanu, izmantojot parastās PCB ražošanas metodes.

Atvienošana ir jārisina ar citiem līdzekļiem, un mums jāizvēlas blīvs savienojums starp signālu un pašreizējo atgriešanās plakni. Ciešās savienojuma priekšrocības starp signāla slāni un pašreizējo atgriešanās plakni atsver trūkumus, kas rodas, ja starpslāņa kapacitāte ir nedaudz zaudēta.

Tāpēc vienkāršākais veids, kā uzlabot četru slāņu plāksnes EMC veiktspēju, ir pietuvināt signāla slāni pēc iespējas tuvāk plaknei. 10mil) un izmanto lielu dielektrisko serdi starp barošanas avotu un iezemēto plakni (> 40mil), kā parādīts 2. attēlā.

Tam ir trīs priekšrocības un daži trūkumi. Signāla cilpas laukums ir mazāks, tāpēc tiek ģenerēts mazāk diferenciālā režīma starojuma. Ja starp elektroinstalācijas slāni un plakano slāni ir 5 mililu intervāls, var panākt cilpas starojuma samazinājumu par 10 dB vai vairāk, salīdzinot ar sakrautu struktūru.

Otrkārt, signāla vadu ciešā savienošana ar zemi samazina plaknes pretestību (induktivitāti), tādējādi samazinot pie paneļa savienotā kabeļa kopējā režīma starojumu.

Treškārt, elektroinstalācijas ciešā savienošana ar plakni samazinās šķērsruna starp vadiem. Fiksētiem kabeļu attālumiem šķērsruna ir proporcionāla kabeļa augstuma kvadrātam. Tas ir viens no vienkāršākajiem, lētākajiem un visvairāk ignorētajiem veidiem, kā samazināt četru slāņu PCB starojumu.

Ar šo kaskādes struktūru mēs apmierinām gan 1., gan 2. mērķi.

Kādas vēl ir četru slāņu laminētas konstrukcijas iespējas? Mēs varam izmantot mazliet netradicionālu struktūru, proti, pārslēgt signāla slāni un plaknes slāni 2. attēlā, lai izveidotu kaskādi, kas parādīta 3.A attēlā.

Šīs laminēšanas galvenā priekšrocība ir tā, ka ārējā plakne nodrošina ekranējumu signāla novirzīšanai uz iekšējo slāni. Trūkums ir tāds, ka iezemēto plakni var stipri sagriezt PCB augsta blīvuma komponentu spilventiņi. To zināmā mērā var mazināt, apgriežot plakni, novietojot jaudas plakni uz elementa sāniem un novietojot iezemēto plakni otrā plāksnes pusē.

Otrkārt, dažiem cilvēkiem nepatīk atklātas jaudas plakne, un, treškārt, aprakti signāla slāņi apgrūtina dēļa pārstrādi. Kaskāde atbilst 1., 2. mērķim un daļēji atbilst 4. mērķim.

Divas no šīm trim problēmām var mazināt ar kaskādi, kā parādīts 3.B attēlā, kur abas ārējās plaknes ir iezemētas plaknes un barošanas avots tiek novirzīts uz signāla plakni kā elektroinstalācija.Barošanas avots ir rastra maršrutā, izmantojot plašas pēdas signāla slānī.

Divas papildu šīs kaskādes priekšrocības ir:

(1) Abas zemes plaknes nodrošina daudz zemāku zemes pretestību, tādējādi samazinot kopējā režīma kabeļu starojumu;

(2) Abas zemes plaknes var sašūt kopā plāksnes perifērijā, lai aizzīmogotu visas signāla pēdas Faradeja būrī.

No EMC viedokļa šī slāņošana, ja tā tiek veikta labi, var būt labākais četru slāņu PCB slāņojums. Tagad mēs esam sasnieguši mērķus (1), (2), (4) un (5) tikai ar vienu četru slāņu dēli.

4. attēlā parādīta ceturtā iespēja, nevis parastā, bet tā, kas var darboties labi. Tas ir līdzīgi kā 2. attēlā, bet barošanas plaknes vietā tiek izmantota iezemētā plakne, un barošanas avots darbojas kā pēdas uz elektroinstalācijas signāla slāņa.

Šī kaskāde pārvar iepriekš minēto pārstrādes problēmu, kā arī nodrošina zemu zemes pretestību divu zemes plakņu dēļ. Tomēr šīs lidmašīnas nenodrošina aizsardzību. Šī konfigurācija atbilst mērķiem (1), (2) un (5), bet neatbilst mērķiem (3) vai (4).

Tātad, kā redzat, četru slāņu slāņošanai ir vairāk iespēju, nekā sākotnēji varētu domāt, un ir iespējams sasniegt četrus no mūsu pieciem mērķiem, izmantojot četru slāņu PCBS. No EMC viedokļa 2., 3.b un 4. attēla slāņošana darbojas labi.

6 slāņu plāksne

Lielākā daļa sešu slāņu plākšņu sastāv no četriem signālu vadu slāņiem un diviem plaknes slāņiem, un sešu slāņu plāksnes parasti ir pārākas par četru slāņu plāksnēm no EMC viedokļa.

5. attēlā parādīta kaskādes struktūra, kuru nevar izmantot uz sešu slāņu plāksnes.

Šīs plaknes nenodrošina signāla slāņa ekranēšanu, un divi no signāla slāņiem (1 un 6) nav blakus plaknei. Šis izkārtojums darbojas tikai tad, ja visi augstfrekvences signāli tiek novirzīti 2. un 5. slānī un tikai ļoti zemas frekvences signāli vai, vēl labāk, signāla vadi netiek novirzīti (tikai lodēšanas spilventiņi) 1. un 6. slānī.

Ja to izmanto, visas neizmantotās vietas 1. un 6. stāvā jāieklāj ar bruģi un viAS jāpiestiprina pie galvenā stāva pēc iespējas vairākās vietās.

Šī konfigurācija atbilst tikai vienam no mūsu sākotnējiem mērķiem (3. mērķis).

Pieejami seši slāņi, princips nodrošināt divus apraktus slāņus ātrgaitas signāliem (kā parādīts 3. attēlā) ir viegli īstenojams, kā parādīts 6. attēlā. Šī konfigurācija nodrošina arī divus virsmas slāņus zema ātruma signāliem.

Šī, iespējams, ir visizplatītākā sešu slāņu struktūra, un tā var būt ļoti efektīva, lai kontrolētu elektromagnētisko emisiju, ja tā tiek veikta labi. Šī konfigurācija atbilst mērķim 1,2,4, bet ne 3,5. Tās galvenais trūkums ir spēka plaknes un iezemētās plaknes atdalīšana.

Šīs atdalīšanas dēļ starp jaudas plakni un iezemēto plakni nav daudz kapacitātes, tāpēc, lai tiktu galā ar šo situāciju, ir jāveic rūpīga atdalīšanas konstrukcija. Lai iegūtu papildinformāciju par atsaistīšanu, skatiet mūsu padomus par atvienošanu.

Gandrīz identiska, labi izturēta sešu slāņu laminēta struktūra ir parādīta 7. attēlā.

H1 attēlo signāla 1 horizontālo maršrutēšanas slāni, V1 apzīmē signāla 1 vertikālo maršrutēšanas slāni, H2 un V2 apzīmē to pašu signāla 2 nozīmi, un šīs struktūras priekšrocība ir tāda, ka ortogonālie maršrutēšanas signāli vienmēr attiecas uz vienu plakni.

Lai saprastu, kāpēc tas ir svarīgi, skatiet 6. daļas sadaļu par signāla-atsauces plaknēm. Trūkums ir tāds, ka 1. un 6. slāņa signāli nav aizsargāti.

Tāpēc signāla slānim jābūt ļoti tuvu blakus esošajai plaknei un jāizmanto biezāks vidējais serdes slānis, lai izveidotu vajadzīgo plāksnes biezumu. Tipiskais atstarpe starp plāksnēm, kuras biezums ir 0.060 collas, visticamāk, būs 0.005 “/ 0.005″/ 0.040 “/ 0.005″/ 0.005 “/ 0.005”. Šī struktūra atbilst 1. un 2. mērķim, bet ne 3., 4. vai 5. mērķim.

Vēl viena sešu slāņu plāksne ar izcilu veiktspēju ir parādīta 8. attēlā. Tas nodrošina divus signālu apraktus slāņus un blakus esošās spēka un zemes lidmašīnas, lai sasniegtu visus piecus mērķus. Tomēr lielākais trūkums ir tas, ka tam ir tikai divi elektroinstalācijas slāņi, tāpēc to neizmanto ļoti bieži.

Sešu slāņu plāksni ir vieglāk iegūt labu elektromagnētisko savietojamību nekā četrslāņu plāksni. Mūsu priekšrocība ir arī četri signālu maršrutēšanas slāņi, nevis tikai divi.

Tāpat kā četru slāņu shēmas plates gadījumā, sešu slāņu PCB sasniedza četrus no mūsu pieciem mērķiem. Visus piecus mērķus var sasniegt, ja aprobežojamies tikai ar diviem signālu maršrutēšanas slāņiem. 6., 7. un 8. attēlā redzamās struktūras no EMC viedokļa darbojas labi.