पीसीबी उत्पादनांची ईएमसी कामगिरी निश्चित करण्यासाठी स्टॅकिंग हा एक महत्त्वाचा घटक आहे. पीसीबी लूप (डिफरेंशियल मोड एमिशन) तसेच बोर्डशी जोडलेल्या केबल्स (कॉमन मोड एमिशन) पासून रेडिएशन कमी करण्यासाठी चांगले लेयरिंग खूप प्रभावी ठरू शकते.

दुसरीकडे, एक खराब कॅस्केड दोन्ही यंत्रणांचे विकिरण मोठ्या प्रमाणात वाढवू शकते. प्लेट स्टॅकिंगच्या विचारात चार घटक महत्वाचे आहेत:

1. स्तरांची संख्या;

2. वापरलेल्या स्तरांची संख्या आणि प्रकार (शक्ती आणि/किंवा जमिनीवर);

3. स्तरांचा क्रम किंवा क्रम;

4. स्तरांमधील मध्यांतर.

सहसा केवळ स्तरांची संख्या मानली जाते. बर्‍याच प्रकरणांमध्ये, इतर तीन घटक तितकेच महत्वाचे असतात आणि चौथा कधीकधी पीसीबी डिझायनरला माहित नसतो. स्तरांची संख्या निर्धारित करताना, खालील गोष्टींचा विचार करा:

1. सिग्नलचे प्रमाण आणि वायरिंगची किंमत;

2. वारंवारता;

3. उत्पादनाला वर्ग A किंवा वर्ग B च्या प्रक्षेपण आवश्यकता पूर्ण करायच्या आहेत का?

4. पीसीबी संरक्षित किंवा संरक्षित नसलेल्या घरांमध्ये आहे;

5. डिझाईन टीमचे ईएमसी अभियांत्रिकी कौशल्य.

सहसा फक्त पहिल्या टर्मचा विचार केला जातो. खरंच, सर्व आयटम अत्यावश्यक होते आणि ते समान मानले पाहिजे. हा शेवटचा आयटम विशेषतः महत्वाचा आहे आणि कमीत कमी वेळेत आणि किंमतीत इष्टतम डिझाइन साध्य करायचे असल्यास दुर्लक्ष करू नये.

ग्राउंड आणि/किंवा पॉवर प्लेन वापरणारी मल्टीलेअर प्लेट दोन-लेयर प्लेटच्या तुलनेत रेडिएशन उत्सर्जनामध्ये लक्षणीय घट प्रदान करते. वापरले जाणारे सामान्य नियम म्हणजे चार-प्लाय प्लेट दोन-प्लाय प्लेटपेक्षा 15 डीबी कमी किरणे तयार करते, इतर सर्व घटक समान असतात. सपाट पृष्ठभागासह बोर्ड खालील कारणांमुळे सपाट पृष्ठभागाशिवाय असलेल्या बोर्डपेक्षा बरेच चांगले आहे:

1. ते सिग्नलला मायक्रोस्ट्रिप लाईन्स (किंवा रिबन लाईन्स) म्हणून रूट करण्याची परवानगी देतात. या संरचना दोन-लेयर बोर्डवर वापरल्या जाणाऱ्या यादृच्छिक वायरिंगच्या तुलनेत खूप कमी रेडिएशनसह प्रतिबाधा ट्रान्समिशन लाइन नियंत्रित आहेत;

2. ग्राउंड प्लेन लक्षणीयरीत्या ग्राउंड इम्पेडन्स कमी करते (आणि म्हणून ग्राउंड आवाज).

20-25 मेगाहर्ट्झच्या असुरक्षित बंदीत दोन प्लेट यशस्वीरित्या वापरल्या गेल्या असल्या तरी, ही प्रकरणे नियमापेक्षा अपवाद आहेत. सुमारे 10-15 मेगाहर्ट्झपेक्षा जास्त, बहुपरत पॅनल्सचा सहसा विचार केला पाहिजे.

मल्टीलेअर बोर्ड वापरताना आपण पाच ध्येये साध्य करण्याचा प्रयत्न केला पाहिजे. ते आहेत:

1. सिग्नलचा थर नेहमी विमानाला लागून असावा;

2. सिग्नल लेयर त्याच्या समीप विमानाशी घट्ट जोडलेले (जवळ) असावे;

3, पॉवर प्लेन आणि ग्राउंड प्लेन जवळून एकत्र केले पाहिजेत;

4, हाय-स्पीड सिग्नल दोन विमानांच्या दरम्यानच्या ओळीत दफन केले पाहिजे, विमान ढाल भूमिका बजावू शकते आणि हाय-स्पीड प्रिंटेड लाईनचे विकिरण दाबू शकते;

5. एकाधिक ग्राउंडिंग विमानांचे बरेच फायदे आहेत कारण ते बोर्डचे ग्राउंडिंग (संदर्भ विमान) प्रतिबाधा कमी करतील आणि सामान्य-मोड रेडिएशन कमी करतील.

सर्वसाधारणपणे, आम्हाला सिग्नल/प्लेन प्रॉक्सिमिटी कपलिंग (ऑब्जेक्टिव्ह 2) आणि पॉवर/ग्राउंड प्लेन प्रॉक्सिमिटी कपलिंग (ऑब्जेक्टिव्ह 3) दरम्यानच्या निवडीचा सामना करावा लागतो. पारंपारिक पीसीबी बांधकाम तंत्रासह, जवळच्या वीज पुरवठा आणि ग्राउंड प्लेनमधील सपाट प्लेट कॅपेसिटन्स 500 मेगाहर्ट्झच्या खाली पुरेसे डीकॉप्लिंग प्रदान करण्यासाठी अपुरे आहे.

म्हणून, डीकॉप्लिंगला इतर मार्गांनी संबोधित करणे आवश्यक आहे आणि आपण सामान्यतः सिग्नल आणि वर्तमान रिटर्न प्लेन दरम्यान घट्ट जोडणी निवडली पाहिजे. सिग्नल लेयर आणि चालू रिटर्न प्लेन दरम्यान घट्ट जोडणीचे फायदे विमानांमधील क्षमतेच्या थोड्याशा नुकसानीमुळे होणाऱ्या तोट्यांना मागे टाकतील.

आठ स्तर हे स्तरांची किमान संख्या आहे जी या पाचही ध्येय साध्य करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते. यातील काही ध्येयांसाठी चार-आणि सहा-प्लाय बोर्डवर तडजोड करावी लागेल. या अटींनुसार, हातातील डिझाइनसाठी कोणती ध्येये सर्वात महत्वाची आहेत हे आपण निश्चित केले पाहिजे.

वरील परिच्छेदाचा अर्थ असा लावू नये की आपण चार-किंवा सहा-स्तरीय बोर्डवर चांगले ईएमसी डिझाइन करू शकत नाही. हे फक्त दर्शवते की सर्व उद्दिष्टे एकाच वेळी साध्य करता येत नाहीत आणि काही प्रकारची तडजोड आवश्यक असते.

सर्व इच्छित ईएमसी ध्येय आठ स्तरांसह साध्य करता येत असल्याने, अतिरिक्त सिग्नल रूटिंग स्तरांना सामावून घेण्याशिवाय आठपेक्षा जास्त स्तर वापरण्याचे कोणतेही कारण नाही.

यांत्रिक दृष्टिकोनातून, आणखी एक आदर्श ध्येय म्हणजे पीसीबी बोर्डच्या क्रॉस-सेक्शनला समरूप (किंवा संतुलित) बनवणे म्हणजे वारिंग टाळणे.

उदाहरणार्थ, आठ-लेयर बोर्डवर, जर दुसरा लेयर प्लेन असेल तर सातवा लेयर देखील प्लेन असावा.

म्हणून, येथे सादर केलेली सर्व कॉन्फिगरेशन सममितीय किंवा संतुलित रचना वापरतात. असममित किंवा असंतुलित संरचनांना परवानगी असल्यास, इतर कॅस्केडिंग कॉन्फिगरेशन तयार करणे शक्य आहे.

फोर लेयर बोर्ड

सर्वात सामान्य चार-स्तर प्लेट रचना आकृती 1 मध्ये दर्शविली गेली आहे (पॉवर प्लेन आणि ग्राउंड प्लेन अदलाबदल करण्यायोग्य आहेत). यात अंतर्गत पॉवर प्लेन आणि ग्राउंड प्लेनसह चार समान अंतर असलेल्या स्तरांचा समावेश आहे. या दोन बाह्य वायरिंग थरांमध्ये सामान्यतः ऑर्थोगोनल वायरिंग दिशानिर्देश असतात.

जरी हे बांधकाम दुहेरी पॅनल्सपेक्षा बरेच चांगले असले तरी त्यात काही कमी वांछनीय वैशिष्ट्ये आहेत.

भाग 1 मधील लक्ष्यांच्या सूचीसाठी, हा स्टॅक केवळ लक्ष्य (1) पूर्ण करतो. जर स्तर समान अंतरावर असतील तर सिग्नल लेयर आणि वर्तमान रिटर्न प्लेनमध्ये मोठे अंतर आहे. पॉवर प्लेन आणि ग्राउंड प्लेनमध्येही मोठे अंतर आहे.

फोर-प्लाय बोर्डसाठी, आम्ही दोन्ही दोष एकाच वेळी दुरुस्त करू शकत नाही, म्हणून आपण आपल्यासाठी सर्वात महत्वाचे कोणते हे ठरवले पाहिजे.

आधी सांगितल्याप्रमाणे, पारंपारिक वीज पुरवठा आणि ग्राउंड प्लेनमधील इंटरलेअर कॅपेसिटन्स पारंपारिक पीसीबी उत्पादन तंत्र वापरून पुरेसे डीकॉप्लिंग प्रदान करण्यासाठी अपुरे आहे.

Decoupling इतर मार्गांनी हाताळले जाणे आवश्यक आहे, आणि आपण सिग्नल आणि वर्तमान रिटर्न विमान दरम्यान घट्ट जोडणी निवडली पाहिजे. सिग्नल लेयर आणि वर्तमान रिटर्न प्लेन दरम्यान घट्ट जोडणीचे फायदे इंटरलेयर कॅपेसिटन्सच्या थोड्याशा नुकसानीच्या तोट्यांना मागे टाकतील.

म्हणून, फोर-लेयर प्लेटची ईएमसी कामगिरी सुधारण्याचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे सिग्नल लेयर शक्य तितक्या विमानाच्या जवळ आणणे. 10mil), आणि उर्जा स्त्रोत आणि ग्राउंड प्लेन (> दरम्यान मोठा डायलेक्ट्रिक कोर वापरतो 40mil), आकृती 2 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.

याचे तीन फायदे आणि काही तोटे आहेत. सिग्नल लूप क्षेत्र लहान आहे, म्हणून कमी डिफरेंशियल मोड रेडिएशन तयार होते. वायरिंग लेयर आणि प्लेन लेयर दरम्यान 5mil अंतराच्या बाबतीत, 10dB किंवा त्यापेक्षा जास्त लूप रेडिएशन कमी करणे समान अंतराच्या रचलेल्या संरचनेच्या सापेक्ष साध्य करता येते.

दुसरे, जमिनीवर सिग्नल वायरिंगचे घट्ट जोडणी प्लॅनर इम्पेडन्स (इंडक्टन्स) कमी करते, त्यामुळे बोर्डशी जोडलेल्या केबलचे सामान्य-मोड रेडिएशन कमी होते.

तिसरे, विमानात वायरिंगचे घट्ट जोडणे वायरिंग दरम्यान क्रॉसस्टॉक कमी करेल. निश्चित केबल अंतरांसाठी, क्रॉसस्टॉक केबल उंचीच्या चौरसाच्या प्रमाणात आहे. चार-स्तरीय पीसीबी पासून किरणोत्सर्ग कमी करण्याचा हा सर्वात सोपा, स्वस्त आणि सर्वात दुर्लक्षित मार्ग आहे.

या कॅस्केड संरचनेद्वारे, आम्ही दोन्ही उद्दिष्टे (1) आणि (2) पूर्ण करतो.

फोर-लेयर लॅमिनेटेड स्ट्रक्चरसाठी इतर कोणत्या शक्यता आहेत? ठीक आहे, आकृती 2 ए मध्ये दाखवलेल्या कॅस्केडच्या निर्मितीसाठी आपण थोडी अपारंपरिक रचना वापरू शकतो, म्हणजे सिग्नल लेयर आणि प्लेन लेयर फिगर 3 मध्ये स्विच करणे.

या लॅमिनेशनचा मुख्य फायदा असा आहे की बाह्य विमान आतल्या थरावर सिग्नल रूटिंगसाठी ढाल प्रदान करते. गैरसोय असा आहे की पीसीबीवरील उच्च-घनता घटक पॅडद्वारे ग्राउंड प्लेन मोठ्या प्रमाणात कापला जाऊ शकतो. विमान उलट करून, घटकाच्या बाजूने पॉवर प्लेन ठेवून आणि बोर्डच्या दुसऱ्या बाजूला ग्राउंड प्लेन ठेवून हे काही प्रमाणात कमी केले जाऊ शकते.

दुसरे म्हणजे, काही लोकांना उघडा पॉवर प्लेन आवडत नाही आणि तिसरे, दफन केलेल्या सिग्नल लेयर्समुळे बोर्ड पुन्हा काम करणे कठीण होते. कॅस्केड वस्तुनिष्ठ (1), (2) आणि अंशतः वस्तुनिष्ठ (4) पूर्ण करते.

आकृती 3 बी मध्ये दाखवल्याप्रमाणे या तीनपैकी दोन समस्या कॅस्केडद्वारे कमी केल्या जाऊ शकतात, जिथे दोन बाह्य विमाने ग्राउंड प्लेन आहेत आणि सिग्नल प्लेनमध्ये वायरिंग म्हणून वीज पुरवठा केला जातो.सिग्नल लेयरमध्ये रुंद ट्रेस वापरून वीज पुरवठा रास्टर मार्गाने केला जाईल.

या कॅस्केडचे दोन अतिरिक्त फायदे आहेत:

(1) दोन ग्राउंड विमाने खूप कमी ग्राउंड प्रतिबाधा प्रदान करतात, त्यामुळे सामान्य-मोड केबल रेडिएशन कमी होते;

(2) फॅराडे पिंजऱ्यात सर्व सिग्नल ट्रेस सील करण्यासाठी प्लेटच्या परिघावर दोन ग्राउंड विमाने एकत्र जोडली जाऊ शकतात.

ईएमसीच्या दृष्टिकोनातून, हे लेयरिंग, चांगले केले असल्यास, चार-लेयर पीसीबीचे सर्वोत्तम लेयरिंग असू शकते. आता आम्ही (1), (2), (4) आणि (5) फक्त एका चार-स्तर बोर्डसह गोल पूर्ण केले आहेत.

आकृती 4 ही चतुर्थ शक्यता दर्शवते, नेहमीची नाही, परंतु चांगली कामगिरी करू शकणारी. हे आकृती 2 प्रमाणेच आहे, परंतु पॉवर प्लेनऐवजी ग्राउंड प्लेन वापरला जातो आणि वीज पुरवठा वायरिंगसाठी सिग्नल लेयरवर ट्रेस म्हणून काम करतो.

हे कॅस्केड वर नमूद केलेल्या पुन: कार्य समस्येवर मात करते आणि दोन ग्राउंड विमानांमुळे कमी ग्राउंड प्रतिबाधा देखील प्रदान करते. तथापि, ही विमाने कोणतीही ढाल देत नाहीत. हे कॉन्फिगरेशन गोल (1), (2) आणि (5) पूर्ण करते, परंतु गोल (3) किंवा (4) पूर्ण करत नाही.

म्हणून, जसे आपण पाहू शकता की सुरुवातीला आपल्याला वाटेल त्यापेक्षा चार-लेयर लेयरिंगसाठी अधिक पर्याय आहेत आणि चार-स्तर पीसीबीएससह आमच्या पाचपैकी चार उद्दिष्टे पूर्ण करणे शक्य आहे. ईएमसीच्या दृष्टिकोनातून, आकडे 2, 3 बी आणि 4 चे लेयरिंग सर्व चांगले कार्य करतात.

6 लेयर बोर्ड

बहुतेक सहा-लेयर बोर्डमध्ये चार सिग्नल वायरिंग लेयर्स आणि दोन प्लेन लेयर्स असतात आणि सहा-लेयर बोर्ड साधारणपणे ईएमसीच्या दृष्टीकोनातून चार-लेयर बोर्डपेक्षा श्रेष्ठ असतात.

आकृती 5 एक कॅस्केडिंग संरचना दर्शवते जी सहा-लेयर बोर्डवर वापरली जाऊ शकत नाही.

ही विमाने सिग्नल लेयरसाठी ढाल पुरवत नाहीत आणि दोन सिग्नल लेयर्स (1 आणि 6) विमानाला लागून नाहीत. ही व्यवस्था फक्त तेव्हाच कार्य करते जेव्हा सर्व उच्च फ्रिक्वेन्सी सिग्नल लेयर 2 आणि 5 वर रूट केले जातात, आणि फक्त खूप कमी फ्रिक्वेंसी सिग्नल, किंवा अजून चांगले, कोणतेही सिग्नल वायर अजिबात नाहीत (फक्त सोल्डर पॅड) लेयर 1 आणि 6 वर रूट केले जातात.

वापरल्यास, 1 आणि 6 मजल्यावरील कोणतेही न वापरलेले क्षेत्र प्रशस्त केले पाहिजे आणि शक्य तितक्या ठिकाणी मुख्य मजल्याशी viAS संलग्न केले पाहिजे.

हे कॉन्फिगरेशन आमच्या मूळ उद्दिष्टांपैकी फक्त एक (ध्येय 3) पूर्ण करते.

सहा स्तर उपलब्ध असल्याने, उच्च स्पीड सिग्नलसाठी दोन दफन स्तर प्रदान करण्याचे तत्त्व (आकृती 3 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे) आकृती 6 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे सहजपणे अंमलात आणले जाते. हे कॉन्फिगरेशन लो-स्पीड सिग्नलसाठी दोन पृष्ठभाग स्तर देखील प्रदान करते.

ही कदाचित सर्वात सामान्य सहा-स्तरांची रचना आहे आणि जर ते चांगले केले तर इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उत्सर्जन नियंत्रित करण्यासाठी खूप प्रभावी असू शकते. हे कॉन्फिगरेशन लक्ष्य 1,2,4 पूर्ण करते, परंतु लक्ष्य 3,5 नाही. त्याचा मुख्य तोटा म्हणजे पॉवर प्लेन आणि ग्राउंड प्लेन वेगळे करणे.

या विभक्ततेमुळे, पॉवर प्लेन आणि ग्राउंड प्लेनमध्ये जास्त इंटरप्लेन कॅपेसिटन्स नाही, म्हणून या परिस्थितीचा सामना करण्यासाठी काळजीपूर्वक डीकॉप्लिंग डिझाइन हाती घेणे आवश्यक आहे. Decoupling वर अधिक माहितीसाठी, आमच्या Decoupling तंत्र टिपा पहा.

जवळजवळ एकसारखी, चांगली वागणूक असलेली सहा-लेयर लॅमिनेटेड रचना आकृती 7 मध्ये दर्शविली आहे.

H1 सिग्नल 1 च्या आडव्या रूटिंग लेयरचे प्रतिनिधित्व करते, V1 सिग्नल 1 च्या उभ्या राउटिंग लेयरचे प्रतिनिधित्व करते, H2 आणि V2 सिग्नल 2 साठी समान अर्थ दर्शवतात आणि या संरचनेचा फायदा असा आहे की ऑर्थोगोनल रूटिंग सिग्नल नेहमी समान विमानाचा संदर्भ देतात.

हे महत्वाचे का आहे हे समजून घेण्यासाठी, भाग 6 मधील सिग्नल-टू-रेफरन्स प्लेन्सवरील विभाग पहा. गैरसोय म्हणजे लेयर 1 आणि लेयर 6 सिग्नल ढाललेले नाहीत.

म्हणून, सिग्नल थर त्याच्या जवळच्या विमानाच्या अगदी जवळ असावा आणि जाड मध्यम कोरचा थर आवश्यक प्लेट जाडी तयार करण्यासाठी वापरला जावा. साधारण 0.060 इंच जाड प्लेट अंतर 0.005 “/ 0.005”/ 0.040 “/ 0.005”/ 0.005 “/ 0.005” असण्याची शक्यता आहे. ही रचना ध्येय 1 आणि 2 पूर्ण करते, परंतु लक्ष्य 3, 4 किंवा 5 नाही.

उत्कृष्ट कामगिरीसह आणखी सहा-लेयर प्लेट आकृती 8 मध्ये दर्शविली आहे. हे पाचही उद्दिष्टे पूर्ण करण्यासाठी दोन सिग्नल दफन थर आणि समीप शक्ती आणि जमिनीवरील विमाने प्रदान करते. तथापि, सर्वात मोठी कमतरता अशी आहे की त्यात फक्त दोन वायरिंग स्तर आहेत, म्हणून ते बर्याचदा वापरले जात नाही.

चार -लेयर प्लेटपेक्षा सहा -लेयर प्लेट चांगली इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सुसंगतता मिळवणे सोपे आहे. आमच्याकडे दोन सिग्नल राउटिंग लेयर्सचाही फायदा आहे जो दोन पर्यंत मर्यादित राहण्याऐवजी आहे.

फोर-लेयर सर्किट बोर्डप्रमाणेच, सहा-लेयर पीसीबीने आमच्या पाचपैकी चार गोल पूर्ण केले. जर आपण स्वतःला दोन सिग्नल रूटिंग लेयर्स पर्यंत मर्यादित केले तर सर्व पाच उद्दिष्टे पूर्ण केली जाऊ शकतात. आकृती 6, आकृती 7 आणि आकृती 8 मधील रचना सर्व EMC दृष्टीकोनातून चांगले कार्य करतात.