PCB stacking is an important factor to determine EMC performance of products. Yaxshi qatlamlanish PCB pastadiridan (differentsial rejim emissiyasi), shuningdek taxtaga ulangan kabellardan (umumiy rejim emissiyasi) nurlanishni kamaytirishda juda samarali bo’lishi mumkin.

Boshqa tomondan, yomon kaskad ikkala mexanizmning nurlanishini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Plitalar yig’ilishini ko’rib chiqish uchun to’rtta omil muhim:

1. Qatlamlar soni;

2. Qatlamlarning soni va turi (quvvat va/yoki tuproq);

3. Qatlamlarning tartibi yoki ketma -ketligi;

4. Qatlamlar orasidagi interval.

Odatda qatlamlar soni hisobga olinadi. Ko’p hollarda, qolgan uchta omil bir xil darajada muhim, to’rtinchisi ba’zan hatto PCB dizayneriga ham ma’lum emas. Qatlamlar sonini aniqlashda quyidagilarni e’tiborga oling.

1. Signal miqdori va simlarning narxi;

2. Frequency;

3. Mahsulot A yoki B sinfining ishga tushirish talablariga javob berishi kerakmi?

4. tenglikni himoyalanmagan yoki himoyalanmagan korpusda;

5. EMC engineering expertise of the design team.

Odatda faqat birinchi muddat hisobga olinadi. Darhaqiqat, barcha elementlar hayotiy ahamiyatga ega edi va ularni teng ko’rib chiqish kerak edi. This last item is particularly important and should not be overlooked if optimal design is to be achieved in the least amount of time and cost.

Er va/yoki kuch tekisligidan foydalanadigan ko’p qatlamli plastinka ikki qatlamli plastinkaga qaraganda radiatsiya emissiyasini sezilarli darajada kamaytiradi. Qo’llaniladigan umumiy qoida shundaki, to’rt qavatli plastinka ikki qavatli plastinkaga qaraganda 15 dB kamroq radiatsiya chiqaradi, qolgan barcha omillar teng. A board with a flat surface is much better than a board without a flat surface for the following reasons:

1. Ular signallarni mikrostripli chiziqlar (yoki tasma chiziqlari) sifatida yo’naltirishga imkon beradi. These structures are controlled impedance transmission lines with much less radiation than the random wiring used on two-layer boards;

2. Er tekisligi er empedansini (va shuning uchun er shovqinini) sezilarli darajada kamaytiradi.

Garchi ikkita plastinka 20-25 MGts chastotali himoyalanmagan korpuslarda muvaffaqiyatli ishlatilgan bo’lsa-da, bu holatlar qoida emas, balki istisno hisoblanadi. Taxminan 10-15 MGts dan yuqori bo’lgan ko’p qatlamli panellarni hisobga olish kerak.

There are five goals you should try to achieve when using a multilayer board. Ular:

1. Signal qatlami har doim tekislikka ulashgan bo’lishi kerak;

2. Signal qatlami ulashgan tekisligiga mahkam bog’langan bo’lishi kerak (unga yaqin);

3, the power plane and the ground plane should be closely combined;

4, yuqori tezlikdagi signal ikkita samolyot orasidagi chiziqqa ko’milishi kerak, samolyot himoya rolini o’ynashi mumkin va yuqori bosimli chiziqning nurlanishini bostirishi mumkin;

5. Multiple grounding planes have many advantages because they will reduce the grounding (reference plane) impedance of the board and reduce common-mode radiation.

Umuman olganda, biz signal/samolyotga yaqinlik aloqasi (2 -maqsad) va kuch/er tekisligining yaqinligi (3 -maqsad) o’rtasida tanlovga duch kelamiz. An’anaviy PCB qurilish texnikasi bilan, qo’shni quvvat manbai va er tekisligi orasidagi tekis plastinka sig’imi 500 MGts dan pastda etarli darajada ajratish uchun etarli emas.

Shuning uchun, ajratish boshqa usullar bilan hal qilinishi kerak va biz odatda signal va joriy qaytish tekisligi o’rtasida qattiq bog’lanishni tanlashimiz kerak. Signal qatlami va qaytish tekisligi orasidagi qattiq bog’lanishning afzalliklari samolyotlar orasidagi sig’imning ozgina yo’qolishi natijasida yuzaga keladigan kamchiliklardan ustun turadi.

Eight layers is the minimum number of layers that can be used to achieve all five of these goals. Bu maqsadlarning ba’zilari to’rt va olti qavatli taxtalarda buzilishi kerak bo’ladi. Bunday sharoitda siz dizayn uchun qaysi maqsadlar muhimroq ekanligini aniqlashingiz kerak.

Yuqoridagi xatboshi, EMC dizaynini to’rt yoki olti darajali taxtada, iloji boricha, qila olmaysiz, deb tushunmaslik kerak. It just shows that not all objectives can be achieved at once and that some kind of compromise is required.

Since all desired EMC goals can be achieved with eight layers, there is no reason to use more than eight layers except to accommodate additional signal routing layers.

From a mechanical point of view, another ideal goal is to make the cross-section of the PCB board symmetrical (or balanced) to prevent warping.

Masalan, sakkiz qavatli taxtada, agar ikkinchi qavat tekislik bo’lsa, ettinchi qavat ham tekislik bo’lishi kerak.

Shuning uchun, bu erda taqdim etilgan barcha konfiguratsiyalar nosimmetrik yoki muvozanatli tuzilmalardan foydalanadi. If asymmetrical or unbalanced structures are allowed, it is possible to build other cascading configurations.

Four layer board

Eng keng tarqalgan to’rt qatlamli plastinka tuzilishi 1-rasmda ko’rsatilgan (quvvat tekisligi va er tekisligi bir-birining o’rnini bosadi). It consists of four evenly spaced layers with an internal power plane and a ground plane. These two external wiring layers usually have orthogonal wiring directions.

Although this construction is much better than double panels, it has some less desirable features.

1 -qismdagi maqsadlar ro’yxati uchun bu to’plam faqat maqsadni qondiradi (1). Agar qatlamlar bir xil masofada joylashgan bo’lsa, signal qatlami va oqimning qaytish tekisligi o’rtasida katta bo’shliq bo’ladi. Quvvat tekisligi bilan er tekisligi o’rtasida ham katta bo’shliq bor.

To’rt qavatli taxta uchun biz bir vaqtning o’zida ikkala nuqsonni ham tuzata olmaymiz, shuning uchun biz uchun qaysi biri muhimligini hal qilishimiz kerak.

Yuqorida aytib o’tilganidek, qo’shni quvvat manbai va er tekisligi orasidagi qatlamlar sig’imi an’anaviy PCB ishlab chiqarish texnikasi yordamida etarli darajada ajratishni ta’minlash uchun etarli emas.

Ajratish boshqa usullar bilan amalga oshirilishi kerak va biz signal va joriy qaytish tekisligi o’rtasida qattiq bog’lanishni tanlashimiz kerak. The advantages of tight coupling between the signal layer and the current return plane will outweigh the disadvantages of a slight loss of interlayer capacitance.

Shuning uchun, to’rt qatlamli plastinkaning EMC ko’rsatkichlarini yaxshilashning eng oddiy usuli-bu signal qatlamini iloji boricha tekislikka yaqinlashtirish. 10 mil) va quvvat manbai bilan er tekisligi o’rtasida katta dielektrik yadrodan foydalanadi (> 40 mil), 2 -rasmda ko’rsatilgandek.

Bu uchta afzallik va kam kamchiliklarga ega. Signalning aylanish maydoni kichikroq, shuning uchun kamroq differentsial rejim nurlanishi hosil bo’ladi. For the case of a 5mil interval between the wiring layer and the plane layer, a loop radiation reduction of 10dB or more can be achieved relative to an equally spaced stacked structure.

Ikkinchidan, signal simlarining erga mahkam bog’lanishi planar empedansni (indüktans) kamaytiradi, shu bilan taxtaga ulangan kabelning umumiy rejimdagi nurlanishini kamaytiradi.

Uchinchidan, simlarning samolyotga mahkam bog’lanishi simlar orasidagi kesishishni kamaytiradi. For fixed cable spacing, crosstalk is proportional to the square of cable height. Bu to’rt qatlamli PCB nurlanishini kamaytirishning eng oson, eng arzon va e’tiborga olinmagan usullaridan biridir.

Ushbu kaskadli tuzilma yordamida biz ikkala maqsadni ham bajaramiz (1) va (2).

To’rt qavatli qatlamli tuzilish uchun yana qanday imkoniyatlar bor? Well, we can use a bit of an unconventional structure, namely switching the signal layer and plane layer in Figure 2 to produce the cascade shown in Figure 3A.

Laminatsiyaning asosiy afzalligi shundaki, tashqi tekislik signalni ichki qatlamda uzatish uchun ekranni ta’minlaydi. Kamchilik shundaki, er usti tekisligi tenglikni yuqori zichlikdagi komponentli prokladkalar bilan qattiq kesilishi mumkin. Samolyotni teskari burish, kuch tomonini elementning yon tomoniga qo’yish va taxtaning boshqa tomoniga er tekisligini qo’yish orqali buni ma’lum darajada yumshatish mumkin.

Ikkinchidan, ba’zi odamlar ochiq samolyotga ega bo’lishni yoqtirmaydilar, uchinchidan, signal qatlamlari ko’milganligi taxtani qayta ishlashni qiyinlashtiradi. Kaskad (1), (2) va (4) maqsadlarni qisman qondiradi.

Ushbu uchta muammoning ikkitasini 3B -rasmda ko’rsatilgandek kaskad yordamida yumshatish mumkin, bu erda ikkita tashqi tekislik er tekisligi bo’lib, elektr ta’minoti signal tekisligida simlar sifatida o’tkaziladi.Quvvat manbai signal qatlamidagi keng izlar yordamida rasterga yo’naltirilishi kerak.

Ushbu kaskadning ikkita qo’shimcha afzalligi:

(1) ikkita er samolyoti ancha pastroq er empedansini ta’minlaydi, shu bilan umumiy rejimdagi kabel nurlanishini kamaytiradi;

(2) The two ground planes can be sewn together at the periphery of the plate to seal all signal traces in a Faraday cage.

From an EMC point of view, this layering, if done well, may be the best layering of a four-layer PCB. Endi biz (1), (2), (4) va (5) maqsadlarga faqat bitta to’rt qavatli taxtadan erishdik.

Figure 4 shows a fourth possibility, not the usual one, but one that can perform well. Bu 2 -rasmga o’xshaydi, lekin elektr tekisligi o’rniga er tekisligi ishlatiladi va elektr ta’minoti simlar uchun signal qatlamida iz vazifasini bajaradi.

Bu kaskad yuqorida aytib o’tilgan qayta ishlash muammosini yengib chiqadi, shuningdek, ikkita er samolyoti tufayli past empedansni ta’minlaydi. Biroq, bu samolyotlar hech qanday himoya qilmaydi. Bu konfiguratsiya (1), (2) va (5) maqsadlarni qondiradi, lekin (3) yoki (4) maqsadlarni qondirmaydi.

Ko’rib turganingizdek, to’rt qavatli qatlamlar uchun siz o’ylagandan ko’ra ko’proq variantlar mavjud va to’rtta qatlamli PCBS yordamida beshta maqsadimizning to’rttasini bajarish mumkin. EMC nuqtai nazaridan, 2, 3b va 4 -rasmlarning qatlamlari yaxshi ishlaydi.

6 qatlamli taxta

Olti qavatli taxtalarning aksariyati to’rtta signalli simli qatlam va ikkita tekis qatlamdan iborat bo’lib, olti qatlamli taxtalar odatda EMC nuqtai nazaridan to’rt qavatli taxtalardan ustun turadi.

5-rasmda olti qatlamli taxtada ishlatib bo’lmaydigan kaskadli struktura ko’rsatilgan.

Bu tekisliklar signal qatlami uchun ekranlashni ta’minlamaydi va signal qatlamlarining ikkitasi (1 va 6) tekislikka qo’shni emas. Bu tartib faqat barcha yuqori chastotali signallar 2 va 5 -qatlamlarga yo’naltirilgan bo’lsa, va faqat past chastotali signallarda yoki undan ham yaxshiroq, 1 va 6 -qatlamlarda hech qanday signal simlari (faqat lehim yostiqchalari) o’tkazilmagan taqdirda ishlaydi.

Agar ishlatilsa, 1 va 6 -qavatlardagi ishlatilmaydigan joylar asfaltlanishi va iloji boricha ko’p joylarda asosiy qavatga viAS biriktirilishi kerak.

Bu konfiguratsiya asl maqsadlarimizdan faqat bittasini qondiradi (3 -maqsad).

Olti qatlam mavjud bo’lganda, 3-rasmda ko’rsatilgandek, yuqori tezlikdagi signallar uchun ikkita ko’milgan qatlamni (6-rasmda ko’rsatilgandek) ta’minlash printsipi osonlik bilan amalga oshiriladi. Ushbu konfiguratsiya past tezlikli signallar uchun ikkita sirt qatlamini ham ta’minlaydi.

Bu, ehtimol, eng keng tarqalgan olti qavatli tuzilma va yaxshi bajarilgan taqdirda elektromagnit emissiyani boshqarishda juda samarali bo’lishi mumkin. Bu konfiguratsiya 1,2,4 -maqsadga javob beradi, lekin 3,5 -maqsadga mos kelmaydi. Its main disadvantage is the separation of power plane and ground plane.

Bu bo’linish tufayli, elektr tekisligi va er tekisligi o’rtasida ko’p qavatli sig’im yo’q, shuning uchun bu vaziyatni bartaraf etish uchun ehtiyotkorlik bilan ajratish loyihasini ishlab chiqish kerak. Ajratish haqida qo’shimcha ma’lumot olish uchun, ajratish texnikasi bo’yicha maslahatlarimizga qarang.

Deyarli bir xil, yaxshi ishlangan olti qavatli laminatlangan struktura 7-rasmda ko’rsatilgan.

H1 signal 1 gorizontal yo’naltirish qatlamini, V1 1 signal vertikal yo’naltirish qatlamini ifodalaydi, H2 va V2 signal 2 uchun bir xil ma’noni anglatadi va bu strukturaning afzalligi shundaki, ortogonal yo’naltirish signallari har doim bir tekislikka to’g’ri keladi.

Buning nima uchun muhimligini tushunish uchun 6-qismdagi signal-mos yozuvlar samolyotlari bo’limiga qarang. Kamchilik shundaki, 1 va 6 -qatlam signallari ekranlanmagan.

Shuning uchun, signal qatlami qo’shni tekislikka juda yaqin bo’lishi kerak va plastinkaning kerakli qalinligini hosil qilish uchun qalinroq o’rta yadro qatlamidan foydalanish kerak. Odatda qalinligi 0.060 dyuymli plastinka oralig’i 0.005 “/ 0.005″/ 0.040 “/ 0.005″/ 0.005 “/ 0.005” bo’lishi mumkin. Bu tuzilma 1 va 2 -maqsadlarga javob beradi, lekin 3, 4 yoki 5 -maqsadlarga mos kelmaydi.

Boshqa olti qatlamli plastinka mukammal ishlashga ega 8-rasmda ko’rsatilgan. U barcha beshta maqsadga erishish uchun ikkita signalli ko’milgan qatlam va qo’shni kuch va er samolyotlarini ta’minlaydi. Biroq, eng katta kamchilik shundaki, u faqat ikkita simli qatlamga ega, shuning uchun u tez -tez ishlatilmaydi.

Olti qatlamli plastinka yaxshi elektromagnit moslikni olish uchun to’rt qavatli plastinkaga qaraganda osonroqdir. Bizda ikkita cheklov o’rniga to’rtta yo’naltirish qatlamining afzalligi bor.

To’rt qavatli elektron platada bo’lgani kabi, oltita qatlamli PCB bizning beshta maqsadimizdan to’rttasini bajardi. Agar biz signalni yo’naltirishning ikkita qatlami bilan chegaralansak, barcha beshta maqsadga erishish mumkin. 6 -rasm, 7 -rasm va 8 -rasmdagi tuzilmalar EMC nuqtai nazaridan yaxshi ishlaydi.