PCB-Neuigkeiten - Wie man Leiterplattenimpedanz steuert und Signalintegritätsanalysetools verwendet

Viele PCB-Ingenieure zeichnen oft Computer-Motherboards und sind sehr versiert mit hervorragenden Werkzeugen wie Allegro. Es ist jedoch schade, dass sie selten wissen, wie man Impedanz steuert und Werkzeuge zur Signalintegritätsanalyse verwendet. Für das IBIS-Modell denke ich, dass der echte PCB-Master ein Experte für Signalintegrität sein sollte, nicht nur an der Verbindungsleitung, durch die Durchkontaktierungen zu bleiben, es ist einfach, eine Platine auszulegen, aber es ist sehr schwierig, eine gute zu legen.

Small information
After determining the number of power, Boden- und Signalschichten, Die relative Anordnung von ihnen ist ein Thema, das jeder PCB-Ingenieur nicht vermeiden kann;

Das allgemeine Prinzip der Schichtanordnung:

Die Unterseite der Bauteiloberfläche (die zweite Schicht) ist die Masseebene, die eine Geräteschutzschicht und eine Referenzebene für die Verdrahtung der obersten Ebene bereitstellt;

Alle Signalschichten sind so nah wie möglich an der Erdungsebene;

Versuchen Sie, zwei Signalschichten direkt nebeneinunder zu vermeiden; s

Die Hauptstromversorgung ist entsprechend so nah wie möglich an ihr;

berücksichtigt die Symmetrie der laminierten Struktur.
Für das Layerlayout des Motherboards, Es ist schwierig für das vorhandene Motherboard parallele Fernverdrahtung zu steuern. For the board-level operating frequency above 50MHZ (refer to the situation below 50MHZ, appropriately relax it), it is recommended to arrange the principle:
The component surface and welding surface are a complete ground plane (shield);

keine nebeneinander liegenden parallelen Verdrahtungsschichten;

Alle Signalschichten sind so nah wie möglich an der Erdungsebene;

Das Schlüsselsignal grenzt an den Boden und überschreitet nicht die Trennwand.
Hinweis: Bei der Einrichtung bestimmter Leiterplattenschichten, die oben genannten Grundsätze sollten flexibel beherrscht werden. Basierend auf dem Verständnis der oben genannten Prinzipien, entsprechend den tatsächlichen Anforderungen der einzelnen Platine, wie: ob eine Schlüsselverdrahtungsschicht, Stromversorgung, Teilung der Bodenebene ist erforderlich, etc., Bestimmung der Anordnung der Schichten, und nicht einfach kopieren oder aufheben.
The following is a specific discussion on the arrangement of the veneer layers:
*Four-layer board, Vorzugsplan 1, available plan 3
Scheme Number of power layers Number of ground layers Number of signal layers 1 2 3 4
1 1 1 2 S G P S
2 1 2 2 G S S P
3 1 1 2 S P G S
Scheme 1 The main selection layer setting scheme of the four-layer PCB of this scheme, Unter der Bauteiloberfläche befindet sich eine Masseebene, und das Schlüsselsignal ist vorzugsweise auf der TOP-Schicht angeordnet; wie für die Schichtdickeneinstellung, the following suggestions are provided:
To meet the impedance control core board (GND to POWER) should not be too thick to reduce the distributed impedance of the power supply and ground plane; to ensure the decoupling effect of the power plane; in order to achieve a certain shielding effect, Einige Leute versuchen, das Netzteil und die Erdungsebene auf die Oberseite zu setzen, Die BOTTOM-Ebene, das ist, the solution 2:
In order to achieve the desired shielding effect, this solution has at least the following defects:
The power supply and ground are too far apart, and the power plane impedance is large
The power supply and ground plane are extremely incomplete due to the influence of component pads, etc.
The signal impedance is not continuous due to the incomplete reference plane
In fact, aufgrund der großen Anzahl von Oberflächenmontagegeräten, Die Stromversorgung und Masse dieser Lösung können kaum als komplette Referenzebene verwendet werden, wenn die Geräte dichter werden, und der erwartete Abschirmeffekt ist schwer zu erreichen; die Verwendung von Lösung 2 begrenzt ist. Aber in einzelnen Boards, Schema 2 ist das beste Ebeneneinstellungsschema.
The following is a use case of Option 2;
Case (special case): During the design process, Folgende Situationen traten auf:

A, das ganze Board hat keine Energieebene, nur GND und PGND besetzen jeweils eine Ebene;

B, die ganze Platte ist einfach zu verdrahten, aber als Schnittstellenfilterplatte muss die Strahlung der Verkabelung beachtet werden;

C. Die Platine hat weniger SMD-Komponenten, und die meisten von ihnen sind Plug-ins.

analyze:
1. Da das Board keine Leistungsebene hat, das Impedanzproblem der Leistungsebene besteht nicht;

2. Aufgrund der geringen Anzahl von SMD-Komponenten (einseitiges Layout), wenn die Oberflächenschicht als ebene Schicht hergestellt wird und die innere Schicht verdrahtet ist, ist die Integrität der Bezugsebene grundsätzlich garantiert, und die zweite Schicht kann mit Kupfer verlegt werden, um eine kleine Menge der Verdrahtungsbezugsebene auf oberster Ebene sicherzustellen;

3. Als Schnittstellenfilterplatine, Die Strahlung der Leiterplattenverdrahtung muss beachtet werden. Wenn die innere Schicht verdrahtet ist, die Oberflächenschicht ist GND und PGND, die Verkabelung ist gut abgeschirmt, and the radiation of the transmission line is controlled;
In view of the above reasons, beim Verlegen der Schichten dieser Platte, wir entschieden uns für Option 2, nämlich: GND, S1, S2, und PGND. Weil es noch ein paar kurze Spuren auf der Oberflächenschicht gibt, und die untere Schicht ist eine komplette Bodenebene, Wir sind in S1 Die Verdrahtungsschicht wird mit Kupfer verlegt, um die Bezugsebene der Oberflächenverdrahtung sicherzustellen. Unter den fünf Schnittstellenfilterplatinen, auf der Grundlage derselben Analyse wie oben, der Designer beschloss, Option 2 zu übernehmen, die auch eine klassische Ebeneneinstellung ist.
Die oben genannten Sonderfälle aufzuzählen ist, jedem zu sagen, dass wir das Prinzip der Schichtanordnung verstehen müssen, anstatt es mechanisch zu kopieren.
Schema 3: Dieses Schema ähnelt Schema 1, und ist für den Fall geeignet, in dem sich die Hauptkomponenten im BOTTOM-Layout oder in der unteren Verdrahtung von Schlüsselsignalen befinden; im Allgemeinen, this scheme is restricted;
*Six-layer board: preferred option 3, verfügbare Option 1, alternative Optionen 2, 4 für sechslagige Platten, Option 3 wird bevorzugt, Verdrahtungsschicht S2 wird bevorzugt, gefolgt von S3 und S1. Die Hauptstromversorgung und die entsprechende Erdung sind auf der vierten und fünften Schicht platziert. Wenn die Schichtdicke eingestellt ist, increase the spacing between S2-P and reduce the spacing between P-G2 (correspondingly reduce the spacing between G1-S2 layers), Um die Impedanz der Leistungsebene zu reduzieren, reduce the impact of the power supply on S2;
When the cost requirements are high, Lösung 1 kann verwendet werden, vorzugsweise Verdrahtungsschichten S1, S2, gefolgt von S3, S4.Verglichen mit Lösung 1, Lösung 2 stellt sicher, dass die Stromversorgung und die Erdungsebene benachbart sind, um die Stromversorgungsimpedanz zu reduzieren, aber S1, S2, S3, S4 sind alle exponiert, only S2 has a better reference plane;

For the occasions where the local and small signal requirements are higher, Option 4 ist besser geeignet als Option 3. Es kann eine ausgezeichnete Verdrahtungsschicht S2 zur Verfügung stellen.
*Eight-layer board: preferred plan 2, 3, available plan 1
In the case of a single power supply, Lösung 2 reduziert benachbarte Verdrahtungsschichten im Vergleich zu Lösung 1, erhöht die Hauptstromversorgung neben der entsprechenden Masse, und stellt sicher, dass alle Signalschichten an die Erdungsebene angrenzen. Die Kosten sind: Opferung einer Verdrahtungsschicht; für doppelt Im Falle der Stromversorgung, Lösung 3 wird empfohlen. Option 3 berücksichtigt die Vorteile des Verzichts auf benachbarte Verdrahtungsschichten, symmetrische Laminatstruktur, und angrenzende Stromversorgung zur Erde, aber S4 sollte Schlüsselverdrahtung reduzieren; Option 4: Keine benachbarten Verdrahtungsschichten, Schichten Die Spannungsstruktur ist symmetrisch, aber die Impedanz der Leistungsebene ist hoch; 3-4, 5-6 sollte angemessen erhöht werden, and the layer spacing between 2-3 and 6-7 should be reduced;
Option 5: Compared with Option 4, sie stellt sicher, dass die Leistungs- und Bodenebenen nebeneinander liegen; aber S2 und S3 liegen nebeneinander, and S4 uses P2 as the reference plane; there are fewer key wiring at the bottom and the lines between S2 and S3

The above is an introduction to the points that PCB engineers need to pay attention to. Ipcb wird auch für Leiterplattenhersteller and Leiterplattenherstellung Technologie.