Loyihalashdan oldin ko’p qatlamli PCB plata uchun dizayner birinchi navbatda elektron plataning shkalasi, elektron plata o’lchami va elektromagnit moslashuv (EMC) talablariga muvofiq ishlatiladigan plata tuzilishini aniqlashi kerak, ya’ni 4 qatlamli, 6 qatlamli yoki ko’proq elektron platalardan foydalanish to’g’risida qaror qabul qilishi kerak. . Qatlamlar sonini aniqlagandan so’ng, ichki elektr qatlamlarini qaerga joylashtirishni va bu qatlamlarda turli signallarni qanday tarqatish kerakligini aniqlang. Bu ko’p qatlamli PCB stack tuzilishini tanlashdir.

Laminatsiyalangan struktura PCB platalarining EMC ishlashiga ta’sir qiluvchi muhim omil bo’lib, elektromagnit parazitlarni bostirish uchun ham muhim vositadir. Ushbu maqolada ko’p qatlamli PCB platasi stek tuzilishining tegishli mazmuni keltirilgan.

Quvvat, tuproq va signal qatlamlari sonini aniqlagandan so’ng, ularning nisbiy joylashuvi har bir PCB muhandisi qochib qutula olmaydigan mavzudir;

Qatlamlarni joylashtirishning umumiy printsipi:

1. Ko’p qatlamli PCB platasining laminatlangan tuzilishini aniqlash uchun ko’proq omillarni hisobga olish kerak. O’tkazgichlar nuqtai nazaridan, qatlamlar qanchalik ko’p bo’lsa, simlar shunchalik yaxshi bo’ladi, lekin taxta ishlab chiqarishning narxi va qiyinligi ham oshadi. Ishlab chiqaruvchilar uchun, laminatlangan strukturaning nosimmetrik bo’ladimi yoki yo’qmi, PCB plitalari ishlab chiqarilganda e’tibor berish kerak bo’lgan e’tibor, shuning uchun qatlamlar sonini tanlashda eng yaxshi muvozanatga erishish uchun barcha jihatlarning ehtiyojlarini hisobga olish kerak. Tajribali dizaynerlar uchun, komponentlarning oldindan joylashishini tugatgandan so’ng, ular tenglikni o’tkazgichlaridagi to’siqlarni tahlil qilishga e’tibor berishadi. Elektron plataning simi zichligini tahlil qilish uchun boshqa EDA asboblari bilan birlashtiring; keyin signal qatlamlari sonini aniqlash uchun differensial liniyalar, sezgir signal liniyalari va boshqalar kabi maxsus o’tkazgich talablari bilan signal liniyalarining soni va turlarini sintez qilish; keyin elektr ta’minoti, izolyatsiya va anti-parazit turiga ko’ra ichki elektr qatlamlari sonini aniqlash uchun talablar. Shu tarzda, butun elektron plataning qatlamlari soni asosan aniqlanadi.

2. Komponent yuzasining pastki qismi (ikkinchi qatlam) er tekisligi bo’lib, u qurilma ekranlash qatlamini va yuqori simlar uchun mos yozuvlar tekisligini ta’minlaydi; sezgir signal qatlami signal qatlamini himoya qilishni ta’minlash uchun katta ichki elektr qatlamini ishlatib, ichki elektr qatlamiga (ichki quvvat / zamin qatlami) ulashgan bo’lishi kerak. Zanjirdagi yuqori tezlikdagi signal uzatish qatlami signal oraliq qatlami bo’lishi va ikkita ichki elektr qatlami o’rtasida joylashgan bo’lishi kerak. Shunday qilib, ikkita ichki elektr qatlamning mis plyonkasi yuqori tezlikda signal uzatish uchun elektromagnit ekranni ta’minlashi mumkin va shu bilan birga, ikkita ichki elektr qatlamlari orasidagi yuqori tezlikdagi signalning nurlanishini samarali ravishda cheklashi mumkin. tashqi aralashuv.

3. Barcha signal qatlamlari er tekisligiga imkon qadar yaqin;

4. Bir-biriga bevosita ulashgan ikkita signal qatlamidan qochishga harakat qiling; qo’shni signal qatlamlari o’rtasida o’zaro bog’lanishni kiritish oson, bu esa kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Ikki signal qatlami orasiga er tekisligini qo’shish o’zaro aloqani samarali ravishda oldini oladi.

5. Asosiy quvvat manbai mos ravishda unga imkon qadar yaqin;

6. Laminatsiyalangan strukturaning simmetriyasini hisobga oling.

7. Anakartning qatlam sxemasi uchun mavjud anakartlarga parallel uzoq masofali simlarni boshqarish qiyin. 50 MGts dan yuqori plata darajasidagi ish chastotasi uchun (50 MGts dan past bo’lgan vaziyatga qarang, iltimos, to’g’ri dam oling) printsipni tartibga solish tavsiya etiladi:

Komponent yuzasi va payvandlash yuzasi to’liq zamin tekisligi (qalqon);Qo’shni parallel simli qatlamlar yo’q;Barcha signal qatlamlari er tekisligiga imkon qadar yaqin;

Kalit signali erga ulashgan va bo’limni kesib o’tmaydi.

Eslatma: Maxsus PCB qatlamlarini o’rnatishda yuqoridagi tamoyillarni moslashuvchan tarzda o’zlashtirish kerak. Yuqoridagi printsiplarni tushunishga asoslanib, bitta kengashning haqiqiy talablariga muvofiq, masalan: asosiy simli qatlam, elektr ta’minoti, tuproq tekisligi bo’linishi kerakmi va hokazo. , Qatlamlarning joylashishini aniqlang va bajarmang. t shunchaki ochiq nusxa ko’chiring yoki uni ushlab turing.

8. Ko’p tuproqli ichki elektr qatlamlari tuproq empedansini samarali ravishda kamaytirishi mumkin. Misol uchun, A signal qatlami va B signal qatlami umumiy rejim shovqinlarini samarali ravishda kamaytirishi mumkin bo’lgan alohida tuproq tekisliklaridan foydalanadi.

Ko’p ishlatiladigan qatlamli struktura: 4 qatlamli taxta

Quyida turli qatlamli tuzilmalarni joylashtirish va kombinatsiyani optimallashtirishni ko’rsatish uchun 4 qatlamli taxta misolidan foydalaniladi.

Ko’p ishlatiladigan 4 qatlamli taxtalar uchun quyidagi stacking usullari mavjud (yuqoridan pastga).

(1) Siganl_1 (yuqori), GND (ichki_1), POWER (ichki_2), Siganl_2 (pastki).

(2) Siganl_1 (yuqori), POWER (ichki_1), GND (ichki_2), Siganl_2 (pastki).

(3) POWER (yuqori), Siganl_1 (ichki_1), GND (ichki_2), Siganl_2 (pastki).

Shubhasiz, 3-variantda quvvat qatlami va zamin qatlami o’rtasida samarali ulanish mavjud emas va uni qabul qilmaslik kerak.

Keyin 1 va 2 variantlarni qanday tanlash kerak?

Oddiy sharoitlarda dizaynerlar 1 qavatli taxtaning tuzilishi sifatida 4-variantni tanlaydilar. Tanlovning sababi 2-variantni qabul qilish mumkin emasligi emas, balki umumiy PCB platasi faqat komponentlarni yuqori qatlamga joylashtiradi, shuning uchun 1-variantni qabul qilish ko’proq mos keladi.

Ammo komponentlarni yuqori va pastki qatlamlarga joylashtirish kerak bo’lganda va ichki quvvat qatlami va zamin qatlami orasidagi dielektrik qalinligi katta bo’lsa va ulanish yomon bo’lsa, qaysi qatlamda kamroq signal chiziqlari borligini hisobga olish kerak. Variant 1 uchun pastki qatlamda kamroq signal chiziqlari mavjud va POWER qatlami bilan birlashtirish uchun katta maydonli mis plyonkadan foydalanish mumkin; aksincha, agar komponentlar asosan pastki qatlamda joylashgan bo’lsa, taxta qilish uchun 2-variantdan foydalanish kerak.

Agar laminatlangan struktura qabul qilingan bo’lsa, quvvat qatlami va zamin qatlami allaqachon ulangan. Simmetriya talablarini hisobga olgan holda, odatda, 1-sxema qabul qilinadi.

6 qavatli taxta

4 qatlamli taxtaning laminatlangan strukturasini tahlil qilishni tugatgandan so’ng, quyida 6 qatlamli taxtaning joylashishi va kombinatsiyasini va afzal qilingan usulni ko’rsatish uchun 6 qatlamli taxta birikmasi misolidan foydalanadi.

(1) Siganl_1 (yuqori), GND (ichki_1), Siganl_2 (ichki_2), Siganl_3 (ichki_3), quvvat (ichki_4), Siganl_4 (pastki).

1-chi yechimda 4 ta signal qatlami va 2 ta ichki quvvat/tuproq qatlami qoʻllaniladi, bunda koʻproq signal qatlamlari mavjud boʻlib, bu komponentlar oʻrtasidagi simlarni ulash ishlariga yordam beradi, ammo bu yechimning kamchiliklari ham aniqroq boʻlib, ular quyidagi ikki jihatda namoyon boʻladi:

① Quvvat tekisligi va yer tekisligi bir-biridan uzoqda va ular yetarlicha birlashtirilmagan.

② Signal qatlami Siganl_2 (Inner_2) va Siganl_3 (Inner_3) to’g’ridan-to’g’ri qo’shni, shuning uchun signal izolyatsiyasi yaxshi emas va o’zaro bog’lanish oson.

(2) Siganl_1 (yuqori), Siganl_2 (ichki_1), POWER (ichki_2), GND (ichki_3), Siganl_3 (ichki_4), Siganl_4 (pastki).

2-sxema 1-sxema bilan taqqoslaganda, quvvat qatlami va zamin tekisligi to’liq bog’langan, bu 1-sxemaga nisbatan ma’lum afzalliklarga ega, ammo

Siganl_1 (Yuqori) va Siganl_2 (Ichki_1) va Siganl_3 (Ichki_4) va Siganl_4 (pastki) signal qatlamlari bir-biriga bevosita ulashgan. Signal izolyatsiyasi yaxshi emas va o’zaro bog’lanish muammosi hal etilmagan.

(3) Siganl_1 (yuqori), GND (ichki_1), Siganl_2 (ichki_2), POWER (ichki_3), GND (ichki_4), Siganl_3 (pastki).

1-sxema va 2-sxema bilan solishtirganda 3-sxemada bitta kamroq signal qatlami va yana bitta ichki elektr qatlami mavjud. Simlarni ulash uchun mavjud bo’lgan qatlamlar qisqartirilgan bo’lsa-da, bu sxema 1-sxema va 2-sxemaning umumiy kamchiliklarini hal qiladi.

① Quvvat tekisligi va yer tekisligi mahkam bog’langan.

② Har bir signal qatlami ichki elektr qatlamiga to’g’ridan-to’g’ri ulashgan va boshqa signal qatlamlaridan samarali ravishda ajratilgan va o’zaro bog’lanish oson emas.

③ Siganl_2 (Inner_2) yuqori tezlikdagi signallarni uzatish uchun ishlatilishi mumkin bo’lgan GND (Inner_1) va POWER (Inner_3) ikkita ichki elektr qatlamlariga ulashgan. Ikki ichki elektr qatlami tashqi dunyodan Siganl_2 (Inner_2) qatlamiga va Siganl_2 (Inner_2) dan tashqi dunyoga shovqinlarni samarali himoya qilishi mumkin.

Barcha jihatlarda 3-sxema eng optimallashtirilgani aniq. Shu bilan birga, 3-sxema ham 6 qatlamli taxtalar uchun tez-tez ishlatiladigan laminatsiyalangan tuzilma hisoblanadi. Yuqoridagi ikkita misolni tahlil qilish orqali men o’quvchining kaskadli tuzilma haqida ma’lum bir tushunchaga ega ekanligiga ishonaman, lekin ba’zi hollarda ma’lum bir sxema barcha talablarga javob bera olmaydi, bu esa turli dizayn tamoyillarining ustuvorligini hisobga olishni talab qiladi. Afsuski, elektron plata qatlamining dizayni haqiqiy kontaktlarning zanglashiga olib keladigan xususiyatlari bilan chambarchas bog’liq bo’lganligi sababli, turli davrlarning shovqinga qarshi ishlashi va dizayn markazi har xil, shuning uchun aslida bu tamoyillar mos yozuvlar uchun aniq ustuvorlikka ega emas. Ammo aniq narsa shundaki, dizaynda birinchi navbatda 2-sonli dizayn printsipi (ichki quvvat qatlami va zamin qatlami mahkam bog’langan bo’lishi kerak) bajarilishi kerak va agar kontaktlarning zanglashiga olib keladigan yuqori tezlikdagi signallarni uzatish kerak bo’lsa, u holda dizayn printsipi 3. (sxemadagi yuqori tezlikdagi signal uzatish qatlami) Bu signalning oraliq qatlami bo’lishi va ikkita ichki elektr qatlami o’rtasida joylashgan bo’lishi kerak) qondirish kerak.

10 qavatli taxta

PCB tipik 10 qatlamli taxtali dizayni

Umumiy simlar ketma-ketligi: TOP-GND – signal qatlami – quvvat qatlami – GND – signal qatlami – quvvat qatlami – signal qatlami – GND – BOTTOM

Simlarni ulash ketma-ketligining o’zi shart emas, lekin uni cheklash uchun ba’zi standartlar va tamoyillar mavjud: Masalan, yuqori qatlam va pastki qatlamning qo’shni qatlamlari bitta plataning EMC xususiyatlarini ta’minlash uchun GND dan foydalanadi; masalan, har bir signal qatlami mos yozuvlar tekisligi sifatida GND qatlamini afzal ko’radi; butun bitta platada ishlatiladigan quvvat manbai butun misga yotqizilgan; sezgir, yuqori tezlikda va sakrashning ichki qatlami bo’ylab borishni afzal ko’radi va hokazo.