În general, există două reguli principale pentru designul laminat:
1. Fiecare strat de rutare trebuie să aibă un strat de referință adiacent (sursă de alimentare sau formațiune);
2. Stratul principal de alimentare adiacent și pământul trebuie menținute la o distanță minimă pentru a asigura o capacitate de cuplare mare;
Următorul exemplu este o stivă cu două până la opt straturi:
A. Placă PCB pe o singură față și placă PCB pe două fețe laminată
Pentru două straturi, deoarece numărul de straturi este mic, nu există probleme de laminare. Controlul radiației EMI este luat în considerare în principal din punct de vedere al cablajului și al amplasării;
Compatibilitatea electromagnetică a plăcilor cu un singur strat și cu două straturi devine din ce în ce mai proeminentă. Principalul motiv pentru acest fenomen este că aria buclei de semnal este prea mare, ceea ce nu numai că produce radiații electromagnetice puternice, dar face și circuitul sensibil la interferențe externe. Cea mai simplă modalitate de a îmbunătăți compatibilitatea electromagnetică a unei linii este de a reduce aria buclei unui semnal critic.
Semnal critic: Din perspectiva compatibilității electromagnetice, semnalul critic se referă în principal la semnalul care produce radiații puternice și este sensibil la lumea exterioară. Semnalele care pot produce radiații puternice sunt de obicei semnale periodice, cum ar fi semnalele slabe ale ceasurilor sau adreselor. Semnalele sensibile la interferențe sunt cele cu niveluri scăzute ale semnalelor analogice.
Plăcile cu un singur strat și cu două straturi sunt de obicei utilizate în proiecte de simulare de joasă frecvență sub 10 KHz:
1) Se poartă cablurile de alimentare pe același strat, radial, și se minimizează suma lungimilor liniilor;
2) Când treceți aproape unul de celălalt firul de alimentare și cel de împământare; așezați un fir de împământare lângă firul de semnal cheie cât mai aproape posibil. Astfel, se formează o suprafață mai mică a buclei și se reduce sensibilitatea radiației modului diferențial la interferențe externe. Când se adaugă un fir de împământare lângă firul de semnal, se formează un circuit cu cea mai mică suprafață, iar curentul semnalului trebuie să fie direcționat prin acest circuit și nu prin cealaltă cale de împământare.
3) Dacă este o placă de circuit cu strat dublu, aceasta poate fi plasată pe cealaltă parte a plăcii de circuit, aproape de linia de semnal de dedesubt, de-a lungul liniei de semnal, cu un fir de împământare, o linie cât mai lată posibil. Aria circuitului rezultată este egală cu grosimea plăcii de circuit înmulțită cu lungimea liniei de semnal.
B. Laminare a patru straturi
1. Semnalizator-împământare (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
Pentru ambele modele laminate, problema potențială este reprezentată de grosimea tradițională a plăcii de 1,6 mm (62 mil). Spațierea dintre straturi va deveni mare, nu numai că fiind benefică pentru controlul impedanței, cuplarea interstraturilor și ecranarea; în special, distanța mare dintre straturile de alimentare reduce capacitatea plăcii și nu este propice filtrării zgomotului.
Prima schemă este de obicei utilizată în cazul unui număr mare de cipuri pe placă. Această schemă poate obține o performanță SI mai bună, dar performanța EMI nu este la fel de bună, ceea ce este controlat în principal prin cablare și alte detalii. Atenție principală: Plasarea stratului de semnal este cel mai dens strat de semnal, ceea ce duce la absorbția și suprimarea radiațiilor; Mărirea suprafeței plăcii pentru a reflecta regula 20H.
Pentru a doua schemă, se utilizează de obicei acolo unde densitatea cipului de pe placă este suficient de mică și există suficientă zonă în jurul cipului pentru a plasa stratul de cupru de putere necesar. În această schemă, stratul exterior al PCB-ului este format din straturi, iar cele două straturi din mijloc sunt straturi de semnal/putere. Sursa de alimentare de pe stratul de semnal este rutată cu o linie lată, ceea ce poate reduce impedanța căii curentului sursei de alimentare, iar impedanța căii microstrip de semnal este, de asemenea, scăzută și poate, de asemenea, proteja radiația semnalului interior prin stratul exterior. Din punct de vedere al controlului EMI, aceasta este cea mai bună structură PCB cu 4 straturi disponibilă.
Atenție principală: cele două straturi din mijloc ale semnalului, distanța dintre straturile de amestecare a puterii trebuie să fie deschisă, direcția liniei trebuie să fie verticală, pentru a evita diafonia; zona panoului de control trebuie să fie corespunzătoare, respectând regulile 20H; dacă impedanța firelor trebuie controlată, așezați firele cu mare atenție sub insulele de cupru ale sursei de alimentare și ale împământării. În plus, sursa de alimentare sau cuprul trebuie interconectat cât mai mult posibil pentru a asigura conectivitatea în curent continuu și de joasă frecvență.
C. Laminarea a șase straturi de plăci
Pentru proiectarea unei densități mari de cipuri și a unei frecvențe de ceas ridicate, ar trebui luată în considerare proiectarea unei plăci cu 6 straturi. Se recomandă metoda de laminare:
1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Pentru această schemă, schema de laminare realizează o bună integritate a semnalului, stratul de semnal fiind adiacent stratului de împământare, stratul de alimentare fiind asociat cu stratul de împământare, impedanța fiecărui strat de rutare putând fi bine controlată, iar ambele straturi pot absorbi bine liniile magnetice. În plus, poate oferi o cale de retur mai bună pentru fiecare strat de semnal în condițiile alimentării și formării complete a energiei.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Pentru această schemă, aceasta se aplică doar în cazul în care densitatea dispozitivului nu este foarte mare. Acest strat are toate avantajele stratului superior, iar planul de masă al stratului superior și inferior este relativ complet, putând fi utilizat ca un strat de ecranare mai bun. Este important de reținut că stratul de alimentare ar trebui să fie aproape de stratul care nu este planul componentei principale, deoarece planul inferior va fi mai complet. Prin urmare, performanța EMI este mai bună decât prima schemă.
Rezumat: Pentru schema plăcii cu șase straturi, distanța dintre stratul de alimentare și masă ar trebui redusă la minimum pentru a obține o cuplare bună între putere și masă. Cu toate acestea, deși grosimea plăcii de 62 mil și distanța dintre straturi sunt reduse, este încă dificil de controlat distanța dintre sursa principală de alimentare și stratul de masă fiind foarte mică. Comparativ cu prima și a doua schemă, costul celei de-a doua scheme este mult crescut. Prin urmare, de obicei alegem prima opțiune atunci când suprapunem plăcile. În timpul proiectării, se respectă regulile 20H și regulile stratului de oglindă.
D. Laminare a opt straturi
1, Din cauza capacității slabe de absorbție electromagnetică și a impedanței mari de putere, aceasta nu este o metodă bună de laminare. Structura sa este următoarea:
1. Suprafață componentă semnal 1, strat de cablare microstrip
2. Strat de rutare microstrip intern Signal 2, strat de rutare bun (direcția X)
3. Sol
4. Strat de rutare a liniei de semnal 3 Strip, strat de rutare bun (direcția Y)
5. Stratul de rutare a cablurilor de semnal 4
6. Putere
7. Stratul de cablare microstrip intern Signal 5
8. Stratul de cablare Microstrip Signal 6
2. Este o variantă a celui de-al treilea mod de stivuire. Datorită adăugării stratului de referință, are o performanță EMI mai bună, iar impedanța caracteristică a fiecărui strat de semnal poate fi bine controlată.
1. Suprafață componentă semnal 1, strat de cablare microstrip, strat de cablare bun
2. Stratul solului, bună capacitate de absorbție a undelor electromagnetice
3. Stratul de rutare a cablurilor de semnal 2. Strat bun de rutare a cablurilor
4. Stratul de energie și straturile următoare constituie o absorbție electromagnetică excelentă 5. Stratul solului
6. Stratul de rutare a cablurilor de semnal 3. Strat bun de rutare a cablurilor
7. Formarea puterii, cu impedanță mare de putere
8. Strat de cablu microstrip Signal 4. Strat de cablu bun
3, Cel mai bun mod de stivuire, deoarece utilizarea planului de referință la sol multistrat are o capacitate foarte bună de absorbție geomagnetică.
1. Suprafață componentă semnal 1, strat de cablare microstrip, strat de cablare bun
2. Stratul solului, bună capacitate de absorbție a undelor electromagnetice
3. Stratul de rutare a cablurilor de semnal 2. Strat bun de rutare a cablurilor
4. Stratul de energie și straturile următoare constituie o absorbție electromagnetică excelentă 5. Stratul solului
6. Stratul de rutare a cablurilor de semnal 3. Strat bun de rutare a cablurilor
7. Stratul solului, capacitate mai bună de absorbție a undelor electromagnetice
8. Strat de cablu microstrip Signal 4. Strat de cablu bun
Alegerea numărului de straturi care să fie utilizate și a modului de utilizare a acestora depinde de numărul de rețele de semnal de pe placă, densitatea dispozitivului, densitatea PIN-urilor, frecvența semnalului, dimensiunea plăcii și mulți alți factori. Trebuie să luăm în considerare acești factori. Cu cât numărul de rețele de semnal este mai mare, cu atât densitatea dispozitivului este mai mare, cu atât densitatea PIN-urilor este mai mare, cu atât designul semnalului trebuie adoptat pe cât posibil, cu o frecvență mai mare. Pentru o performanță EMI bună, este recomandat să vă asigurați că fiecare strat de semnal are propriul strat de referință.
Data publicării: 26 iunie 2023
