రూపకల్పనకు ముందు బహుళస్థాయి PCB బోర్డు, డిజైనర్ సర్క్యూట్ స్కేల్, సర్క్యూట్ బోర్డ్ పరిమాణం మరియు విద్యుదయస్కాంత అనుకూలత (EMC) అవసరాలకు అనుగుణంగా ఉపయోగించిన సర్క్యూట్ బోర్డ్ నిర్మాణాన్ని ముందుగా గుర్తించాలి, అంటే 4 లేయర్‌లు, 6 లేయర్‌లు లేదా సర్క్యూట్ బోర్డ్‌ల మరిన్ని లేయర్‌లను ఉపయోగించాలా అని నిర్ణయించుకోవాలి. . పొరల సంఖ్యను నిర్ణయించిన తర్వాత, అంతర్గత విద్యుత్ పొరలను ఎక్కడ ఉంచాలో మరియు ఈ పొరలపై వివిధ సంకేతాలను ఎలా పంపిణీ చేయాలో నిర్ణయించండి. ఇది బహుళస్థాయి PCB స్టాక్ నిర్మాణం యొక్క ఎంపిక.

లామినేటెడ్ స్ట్రక్చర్ అనేది PCB బోర్డుల EMC పనితీరును ప్రభావితం చేసే ఒక ముఖ్యమైన అంశం మరియు విద్యుదయస్కాంత జోక్యాన్ని అణిచివేసేందుకు ఇది ఒక ముఖ్యమైన సాధనం. ఈ కథనం బహుళస్థాయి PCB బోర్డ్ స్టాక్ నిర్మాణం యొక్క సంబంధిత కంటెంట్‌ను పరిచయం చేస్తుంది.

After determining the number of power, ground and signal layers, the relative arrangement of them is a topic that every PCB engineer cannot avoid;

పొర అమరిక యొక్క సాధారణ సూత్రం:

1. బహుళస్థాయి PCB బోర్డు యొక్క లామినేటెడ్ నిర్మాణాన్ని నిర్ణయించడానికి, మరిన్ని కారకాలు పరిగణించాల్సిన అవసరం ఉంది. వైరింగ్ యొక్క దృక్కోణం నుండి, ఎక్కువ పొరలు, మెరుగైన వైరింగ్, కానీ బోర్డు తయారీ ఖర్చు మరియు కష్టం కూడా పెరుగుతుంది. తయారీదారుల కోసం, లామినేటెడ్ నిర్మాణం సుష్టంగా ఉందా లేదా అనేది PCB బోర్డులు తయారు చేయబడినప్పుడు శ్రద్ధ వహించాల్సిన అవసరం ఉంది, కాబట్టి లేయర్‌ల సంఖ్య ఎంపిక ఉత్తమ బ్యాలెన్స్ సాధించడానికి అన్ని అంశాల అవసరాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. అనుభవజ్ఞులైన డిజైనర్ల కోసం, భాగాల యొక్క ప్రీ-లేఅవుట్ను పూర్తి చేసిన తర్వాత, వారు PCB వైరింగ్ అడ్డంకి యొక్క విశ్లేషణపై దృష్టి పెడతారు. సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క వైరింగ్ సాంద్రతను విశ్లేషించడానికి ఇతర EDA సాధనాలతో కలపండి; సిగ్నల్ పొరల సంఖ్యను నిర్ణయించడానికి ప్రత్యేక వైరింగ్ అవసరాలు, డిఫరెన్షియల్ లైన్లు, సెన్సిటివ్ సిగ్నల్ లైన్లు మొదలైన వాటితో సిగ్నల్ లైన్ల సంఖ్య మరియు రకాలను సింథసైజ్ చేయండి; అప్పుడు విద్యుత్ సరఫరా రకం, ఒంటరిగా మరియు వ్యతిరేక జోక్యం ప్రకారం అంతర్గత విద్యుత్ పొరల సంఖ్యను నిర్ణయించడానికి అవసరాలు. ఈ విధంగా, మొత్తం సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క పొరల సంఖ్య ప్రాథమికంగా నిర్ణయించబడుతుంది.

2. The bottom of the component surface (the second layer) is the ground plane, which provides the device shielding layer and the reference plane for the top wiring; the sensitive signal layer should be adjacent to an internal electrical layer (internal power/ground layer), using the large internal electrical layer Copper film to provide shielding for the signal layer. The high-speed signal transmission layer in the circuit should be a signal intermediate layer and sandwiched between two inner electrical layers. In this way, the copper film of the two inner electric layers can provide electromagnetic shielding for high-speed signal transmission, and at the same time, it can effectively limit the radiation of the high-speed signal between the two inner electric layers without causing external interference.

3. అన్ని సిగ్నల్ పొరలు గ్రౌండ్ ప్లేన్‌కు వీలైనంత దగ్గరగా ఉంటాయి;

4. ఒకదానికొకటి నేరుగా ప్రక్కనే ఉన్న రెండు సిగ్నల్ పొరలను నివారించడానికి ప్రయత్నించండి; ప్రక్కనే ఉన్న సిగ్నల్ పొరల మధ్య క్రాస్‌స్టాక్‌ను పరిచయం చేయడం సులభం, ఫలితంగా సర్క్యూట్ ఫంక్షన్ వైఫల్యం ఏర్పడుతుంది. రెండు సిగ్నల్ లేయర్‌ల మధ్య గ్రౌండ్ ప్లేన్‌ని జోడించడం వల్ల క్రాస్‌స్టాక్‌ను సమర్థవంతంగా నివారించవచ్చు.

5. ప్రధాన శక్తి వనరు దానికి అనుగుణంగా సాధ్యమైనంత దగ్గరగా ఉంటుంది;

6. లామినేటెడ్ నిర్మాణం యొక్క సమరూపతను పరిగణనలోకి తీసుకోండి.

7. మదర్‌బోర్డు యొక్క లేయర్ లేఅవుట్ కోసం, ఇప్పటికే ఉన్న మదర్‌బోర్డులకు సమాంతర సుదూర వైరింగ్‌ని నియంత్రించడం కష్టం. 50MHZ కంటే ఎక్కువ బోర్డు-స్థాయి ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ కోసం (50MHZ కంటే తక్కువ పరిస్థితిని చూడండి, దయచేసి సముచితంగా విశ్రాంతి తీసుకోండి), సూత్రాన్ని ఏర్పాటు చేయాలని సిఫార్సు చేయబడింది:

కాంపోనెంట్ ఉపరితలం మరియు వెల్డింగ్ ఉపరితలం పూర్తి గ్రౌండ్ ప్లేన్ (షీల్డ్);ప్రక్కనే సమాంతర వైరింగ్ పొరలు లేవు;అన్ని సిగ్నల్ లేయర్‌లు గ్రౌండ్ ప్లేన్‌కు వీలైనంత దగ్గరగా ఉంటాయి;

కీ సిగ్నల్ భూమికి ప్రక్కనే ఉంది మరియు విభజనను దాటదు.

గమనిక: నిర్దిష్ట PCB లేయర్‌లను సెటప్ చేసేటప్పుడు, పై సూత్రాలను సరళంగా ప్రావీణ్యం చేసుకోవాలి. పై సూత్రాల అవగాహన ఆధారంగా, ఒకే బోర్డు యొక్క వాస్తవ అవసరాలకు అనుగుణంగా, అటువంటి: కీ వైరింగ్ లేయర్, పవర్ సప్లై, గ్రౌండ్ ప్లేన్ డివిజన్ అవసరమా, మొదలైనవి , లేయర్‌ల అమరికను నిర్ణయించండి మరియు చేయవద్దు’ దాన్ని సూటిగా కాపీ చేయండి లేదా దానిని పట్టుకోండి.

8. బహుళ గ్రౌన్దేడ్ అంతర్గత విద్యుత్ పొరలు గ్రౌండ్ ఇంపెడెన్స్‌ను సమర్థవంతంగా తగ్గించగలవు. ఉదాహరణకు, A సిగ్నల్ లేయర్ మరియు B సిగ్నల్ లేయర్ వేర్వేరు గ్రౌండ్ ప్లేన్‌లను ఉపయోగిస్తాయి, ఇవి సాధారణ మోడ్ జోక్యాన్ని సమర్థవంతంగా తగ్గించగలవు.

సాధారణంగా ఉపయోగించే లేయర్డ్ స్ట్రక్చర్: 4-లేయర్ బోర్డ్

వివిధ లామినేటెడ్ నిర్మాణాల అమరిక మరియు కలయికను ఎలా ఆప్టిమైజ్ చేయాలో వివరించడానికి క్రింది 4-లేయర్ బోర్డ్ యొక్క ఉదాహరణను ఉపయోగిస్తుంది.

For commonly used 4-layer boards, there are the following stacking methods (from top to bottom).

(1) Siganl_1 (టాప్), GND (Inner_1), POWER (Inner_2), Siganl_2 (దిగువ).

(2) Siganl_1 (టాప్), POWER (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (దిగువ).

(3) POWER (Top), Siganl_1 (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Bottom).

సహజంగానే, ఆప్షన్ 3లో పవర్ లేయర్ మరియు గ్రౌండ్ లేయర్ మధ్య సమర్థవంతమైన కలపడం లేదు మరియు దానిని స్వీకరించకూడదు.

అప్పుడు 1 మరియు 2 ఎంపికలను ఎలా ఎంచుకోవాలి?

Under normal circumstances, designers will choose option 1 as the structure of the 4-layer board. The reason for the choice is not that Option 2 cannot be adopted, but that the general PCB board only places components on the top layer, so it is more appropriate to adopt Option 1.

కానీ ఎగువ మరియు దిగువ రెండు పొరలపై భాగాలను ఉంచాల్సిన అవసరం ఉన్నప్పుడు మరియు అంతర్గత శక్తి పొర మరియు నేల పొర మధ్య విద్యుద్వాహక మందం పెద్దది మరియు కలపడం పేలవంగా ఉన్నప్పుడు, ఏ పొర తక్కువ సిగ్నల్ లైన్లను కలిగి ఉందో పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం. ఎంపిక 1 కోసం, దిగువ పొరపై తక్కువ సిగ్నల్ లైన్లు ఉన్నాయి మరియు POWER లేయర్‌తో జత చేయడానికి పెద్ద-ఏరియా కాపర్ ఫిల్మ్‌ను ఉపయోగించవచ్చు; విరుద్దంగా, భాగాలు ప్రధానంగా దిగువ పొరపై అమర్చబడి ఉంటే, బోర్డ్‌ను తయారు చేయడానికి ఎంపిక 2 ఉపయోగించాలి.

లామినేటెడ్ నిర్మాణాన్ని స్వీకరించినట్లయితే, పవర్ లేయర్ మరియు గ్రౌండ్ లేయర్ ఇప్పటికే జతచేయబడి ఉంటాయి. సమరూపత యొక్క అవసరాలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, పథకం 1 సాధారణంగా ఆమోదించబడుతుంది.

6-పొర బోర్డు

4-లేయర్ బోర్డు యొక్క లామినేటెడ్ నిర్మాణం యొక్క విశ్లేషణను పూర్తి చేసిన తర్వాత, 6-లేయర్ బోర్డు యొక్క అమరిక మరియు కలయిక మరియు ఇష్టపడే పద్ధతిని వివరించడానికి క్రింది 6-లేయర్ బోర్డు కలయిక యొక్క ఉదాహరణను ఉపయోగిస్తుంది.

(1) Siganl_1 (టాప్), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), పవర్ (Inner_4), Siganl_4 (దిగువ).

Solution 1 uses 4 signal layers and 2 internal power/ground layers, with more signal layers, which is conducive to the wiring work between components, but the defects of this solution are also more obvious, which are manifested in the following two aspects:

① The power plane and the ground plane are far apart, and they are not sufficiently coupled.

② సిగ్నల్ లేయర్ Siganl_2 (Inner_2) మరియు Siganl_3 (Inner_3) నేరుగా ప్రక్కనే ఉన్నాయి, కాబట్టి సిగ్నల్ ఐసోలేషన్ మంచిది కాదు మరియు క్రాస్‌స్టాక్ చేయడం సులభం.

(2) Siganl_1 (Top), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (Inner_4), Siganl_4 (Bottom).

స్కీమ్ 2 స్కీమ్ 1తో పోలిస్తే, పవర్ లేయర్ మరియు గ్రౌండ్ ప్లేన్ పూర్తిగా జతచేయబడి ఉంటాయి, ఇది స్కీమ్ 1 కంటే కొన్ని ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, అయితే

Siganl_1 (టాప్) మరియు Siganl_2 (Inner_1) మరియు Siganl_3 (Inner_4) మరియు Siganl_4 (దిగువ) సిగ్నల్ లేయర్‌లు ఒకదానికొకటి నేరుగా ప్రక్కనే ఉంటాయి. సిగ్నల్ ఐసోలేషన్ మంచిది కాదు మరియు క్రాస్‌స్టాక్ సమస్య పరిష్కరించబడలేదు.

(3) Siganl_1 (టాప్), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), POWER (Inner_3), GND (Inner_4), Siganl_3 (దిగువ).

స్కీమ్ 1 మరియు స్కీమ్ 2తో పోలిస్తే, స్కీమ్ 3లో ఒక తక్కువ సిగ్నల్ లేయర్ మరియు మరొక అంతర్గత విద్యుత్ పొర ఉంటుంది. వైరింగ్ కోసం అందుబాటులో ఉన్న పొరలు తగ్గించబడినప్పటికీ, ఈ పథకం పథకం 1 మరియు స్కీమ్ 2 యొక్క సాధారణ లోపాలను పరిష్కరిస్తుంది.

① పవర్ ప్లేన్ మరియు గ్రౌండ్ ప్లేన్ గట్టిగా జతచేయబడి ఉంటాయి.

② ప్రతి సిగ్నల్ లేయర్ నేరుగా లోపలి విద్యుత్ పొరకు ఆనుకొని ఉంటుంది మరియు ఇతర సిగ్నల్ లేయర్‌ల నుండి సమర్థవంతంగా వేరుచేయబడుతుంది మరియు క్రాస్‌స్టాక్ జరగడం సులభం కాదు.

③ Siganl_2 (Inner_2) అనేది రెండు అంతర్గత విద్యుత్ పొరలు GND (Inner_1) మరియు POWER (Inner_3) ప్రక్కనే ఉంటుంది, వీటిని హై-స్పీడ్ సిగ్నల్‌లను ప్రసారం చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. రెండు అంతర్గత విద్యుత్ పొరలు బయటి ప్రపంచం నుండి సిగన్ల్_2 (ఇన్నర్_2) లేయర్‌కు మరియు సిగన్ల్_2 (ఇన్నర్_2) నుండి బయటి ప్రపంచానికి అంతరాయాన్ని సమర్థవంతంగా నిరోధించగలవు.

అన్ని అంశాలలో, పథకం 3 స్పష్టంగా అత్యంత ఆప్టిమైజ్ చేయబడినది. అదే సమయంలో, పథకం 3 కూడా 6-పొరల బోర్డుల కోసం సాధారణంగా ఉపయోగించే లామినేటెడ్ నిర్మాణం. పై రెండు ఉదాహరణల విశ్లేషణ ద్వారా, పాఠకుడికి క్యాస్కేడింగ్ నిర్మాణంపై నిర్దిష్ట అవగాహన ఉందని నేను నమ్ముతున్నాను, అయితే కొన్ని సందర్భాల్లో, ఒక నిర్దిష్ట పథకం అన్ని అవసరాలను తీర్చదు, దీనికి వివిధ డిజైన్ సూత్రాల ప్రాధాన్యతను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం. దురదృష్టవశాత్తూ, సర్క్యూట్ బోర్డ్ లేయర్ డిజైన్ వాస్తవ సర్క్యూట్ యొక్క లక్షణాలతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉన్నందున, వివిధ సర్క్యూట్‌ల వ్యతిరేక జోక్య పనితీరు మరియు డిజైన్ ఫోకస్ భిన్నంగా ఉంటాయి, కాబట్టి వాస్తవానికి ఈ సూత్రాలకు సూచన కోసం నిర్ణయించిన ప్రాధాన్యత లేదు. కానీ ఖచ్చితంగా ఏమిటంటే డిజైన్ సూత్రం 2 (అంతర్గత శక్తి పొర మరియు నేల పొరను గట్టిగా జతచేయాలి) డిజైన్‌లో మొదట కలుసుకోవాలి మరియు సర్క్యూట్‌లో హై-స్పీడ్ సిగ్నల్స్ ప్రసారం చేయవలసి వస్తే, డిజైన్ సూత్రం 3 (సర్క్యూట్‌లో హై-స్పీడ్ సిగ్నల్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లేయర్) ఇది సిగ్నల్ ఇంటర్మీడియట్ లేయర్ అయి ఉండాలి మరియు రెండు అంతర్గత విద్యుత్ పొరల మధ్య శాండ్‌విచ్ చేయాలి) తప్పనిసరిగా సంతృప్తి చెందాలి.

10-పొర బోర్డు

PCB సాధారణ 10-లేయర్ బోర్డు డిజైన్

సాధారణ వైరింగ్ క్రమం TOP-GND-సిగ్నల్ లేయర్-పవర్ లేయర్-GND-సిగ్నల్ లేయర్-పవర్ లేయర్-సిగ్నల్ లేయర్-GND-బాటమ్

వైరింగ్ క్రమం తప్పనిసరిగా స్థిరంగా ఉండదు, కానీ దానిని పరిమితం చేయడానికి కొన్ని ప్రమాణాలు మరియు సూత్రాలు ఉన్నాయి: ఉదాహరణకు, పై పొర మరియు దిగువ పొర యొక్క ప్రక్కనే ఉన్న పొరలు ఒకే బోర్డు యొక్క EMC లక్షణాలను నిర్ధారించడానికి GNDని ఉపయోగిస్తాయి; ఉదాహరణకు, ప్రతి సిగ్నల్ లేయర్ GND లేయర్‌ను రిఫరెన్స్ ప్లేన్‌గా ఉపయోగిస్తుంది; మొత్తం సింగిల్ బోర్డులో ఉపయోగించిన విద్యుత్ సరఫరా ప్రాధాన్యంగా మొత్తం రాగి ముక్కపై వేయబడుతుంది; ఆకర్షనీయమైన, అధిక-వేగం మరియు జంప్ యొక్క లోపలి పొరతో పాటు వెళ్లడానికి ఇష్టపడతారు, మొదలైనవి.