Leiterplattentechnisch - Bezüglich der Wahl der PCB Design Stack Struktur

Vor dem Entwurf eines Mehrschichtige Leiterplatte, die PCB DesignEr muss zuerst die verwendete Leiterplattenstruktur entsprechend der Schaltungsskala bestimmen, circuit board size and electromagnetic compatibility (EMC) requirements, das ist, um zu entscheiden, ob 4-Lagen verwendet werden sollen, 6-Lagen, oder mehr Mehrschichtige Leiterplatte. Nach der Bestimmung der Anzahl der Schichten, Bestimmen, wo die internen elektrischen Schichten platziert werden und wie verschiedene Signale auf diesen Schichten verteilt werden sollen. Dies ist die Wahl der mehrschichtigen PCB Stack Struktur. Die laminierte Struktur ist ein wichtiger Faktor, der die EMV-Leistung der Leiterplatte beeinflusst, und es ist auch ein wichtiges Mittel zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen. Dieser Abschnitt wird den relevanten Inhalt der mehrschichtigen PCB-Stack-Struktur vorstellen. Nach der Bestimmung der Anzahl der Leistung, Boden- und Signalschichten, Die relative Anordnung von ihnen ist ein Thema, das jeder PCB-Ingenieur nicht vermeiden kann.

1. Allgemeine Prinzipien für die Anordnung von Leiterplattenschichten:

1. Um die laminierte Struktur der mehrschichtigen Leiterplatte zu bestimmen, viele Faktoren müssen berücksichtigt werden. Aus der Perspektive der Verkabelung, je mehr Schichten, je besser die Verkabelung, aber die Kosten und Schwierigkeit der Plattenherstellung werden auch steigen. Für Hersteller, Ob die laminierte Struktur symmetrisch ist oder nicht, ist der Fokus, der zu beachten ist, wenn Leiterplatten werden hergestellt, Daher muss die Wahl der Anzahl der Schichten die Bedürfnisse aller Aspekte berücksichtigen, um das beste Gleichgewicht zu erreichen.

2. Der Boden der Komponentenoberfläche (die zweite Schicht) ist die Erdungsebene, die die Geräteschirmschicht und die Bezugsebene für die obere Verdrahtung bereitstellt; Die empfindliche Signalschicht sollte neben einer internen elektrischen Schicht (interne Energie-/Masseschicht) liegen, wobei die große interne elektrische Schicht Kupferfilm verwendet wird, um die Signalschicht abzuschirmen. Die Hochgeschwindigkeitssignalübertragungsschicht in der Schaltung sollte eine Signalzwischenschicht sein und zwischen zwei inneren elektrischen Schichten eingebettet sein. Auf diese Weise kann der Kupferfilm der beiden inneren elektrischen Schichten eine elektromagnetische Abschirmung für die Hochgeschwindigkeitssignalübertragung bereitstellen und gleichzeitig die Strahlung des Hochgeschwindigkeitssignals zwischen den beiden inneren elektrischen Schichten effektiv begrenzen, ohne externe Störungen zu verursachen.

3. Alle Signalschichten sind so nah wie möglich an der Erdungsebene.

4. Versuchen Sie, zwei Signalschichten direkt nebeneinander zu vermeiden; Es ist einfach, Übersprechen zwischen benachbarten Signalschichten einzuführen, was zu einem Ausfall der Schaltungsfunktion führt. Das Hinzufügen einer Masseebene zwischen den beiden Signalschichten kann Übersprechen effektiv vermeiden.

5. Die Hauptstromversorgung ist so nah wie möglich an ihr.

6. Berücksichtigen Sie die Symmetrie der laminierten Struktur.

2. Stapelstruktur, die allgemein im PCB-Design verwendet wird:

4-lagige Platte

Im Folgenden wird anhand eines Beispiels einer 4-Lagen-Platte veranschaulicht, wie die Anordnung und Kombination verschiedener laminierter Strukturen optimiert werden kann.

Für häufig verwendete 4-Lagen-Platten gibt es mehrere Stapelmethoden (von oben nach unten):

(1) Siganl_1 (Oben), GND (Inner_1), POWER (Inner_2), Siganl_2 (Unten).

(2) Siganl_1 (Oben), POWER (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Unten).

(3) POWER (Oben), Siganl_1 (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Unten).

Offensichtlich fehlt Schema 3 an einer wirksamen Kopplung zwischen der Leistungsschicht und der Bodenschicht und sollte nicht übernommen werden.

Wie sollen also Option 1 und Option 2 ausgewählt werden? Unter normalen Umständen wählen Designer Option 1 als Struktur der 4-Lagen-Platte. Der Grund für die Wahl ist nicht, dass Option 2 nicht angenommen werden kann, sondern dass die allgemeine Leiterplatte nur Komponenten auf der oberen und unteren Schicht platziert, so dass es angemessener ist, Option 1 anzunehmen. Wenn jedoch Komponenten sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Schicht platziert werden müssen und die dielektrische Dicke zwischen der internen Leistungsschicht und der Bodenschicht groß ist und die Kopplung schlecht ist, Es ist notwendig zu überlegen, welche Schicht weniger Signalleitungen hat. Für Option 1 gibt es weniger Signalleitungen auf der unteren Schicht, und ein großflächiger Kupferfilm kann verwendet werden, um mit der POWER-Schicht zu koppeln; Im Gegenteil, wenn die Komponenten hauptsächlich auf der unteren Schicht angeordnet sind, sollte Option 2 verwendet werden, um die Platte herzustellen.

6-lagige Platte

Nach Abschluss der Analyse der gestapelten Struktur der 4-Lagenplatte wird im Folgenden ein Beispiel der Kombination der 6-Lagenplatte verwendet, um die Anordnung und Kombination der 6-Lagenplatte und der bevorzugten Methode zu veranschaulichen. (1) Siganl_1 (Oben), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), POWER (Inner_4), Siganl_4 (Unten). Lösung 1 verwendet 4-Signalschichten und 2-interne Energie-/Masseschichten. Es hat mehr Signalschichten, was für die Verdrahtungsarbeit zwischen Komponenten förderlich ist. Die Mängel dieser Lösung sind jedoch auch offensichtlicher, die sich in den folgenden beiden Aspekten manifestieren.

1. Die Leistungsschicht und die Bodenschicht sind weit entfernt voneinander getrennt und nicht ausreichend gekoppelt.

2. Die Signalschicht Siganl_2 (Inner_2) und Siganl_3 (Inner_3) liegen direkt nebeneinander, so dass die Signalisolierung nicht gut ist und Übersprechen leicht möglich ist. (2) Siganl_1 (Oben), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (Inner_4), Siganl_4 (Unten).

Verglichen mit dem Schema 1 sind die Leistungsschicht und die Bodenschicht vollständig im Schema 2 gekoppelt, was gegenüber Schema 1 gewisse Vorteile hat. Jedoch sind die Signalschicht von Siganl_1 (Top) und Siganl_2 (Inner_1) und Siganl_3 (Inner_4) und Siganl_4 (Bottom) direkt verbunden. Angrenzend ist die Signalisolierung nicht gut, das Problem der Neigung zum Übersprechen wurde nicht gelöst.

(3) Siganl_1 (Oben), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), POWER (Inner_3), GND (Inner_4), Siganl_3 (Unten).

Verglichen mit Schema 1 und Schema 2 hat Schema 3 eine Signalschicht weniger und eine weitere interne elektrische Schicht. Obwohl die für die Verdrahtung verfügbare Schicht reduziert ist, löst dieses Schema die häufigsten Fehler von Schema 1 und Schema 2.

1. Die Leistungsebene und die Erdungsebene sind fest gekoppelt.

2. Jede Signalschicht grenzt direkt an die innere elektrische Schicht an und ist effektiv von anderen Signalschichten isoliert, und Übersprechen ist nicht einfach zu auftreten.

3. Siganl_2 (Inner_2) grenzt an die beiden inneren elektrischen Schichten GND (Inner_1) und POWER (Inner_3) an, die verwendet werden können, um Hochgeschwindigkeitssignale zu übertragen. Die beiden internen elektrischen Schichten können effektiv die Interferenz von der Außenwelt zur Siganl_2 (Inner_2) Schicht und die Interferenz von Siganl_2 (Inner_2) zur Außenwelt abschirmen.

Zusammenfassend gesehen ist Schema 3 offensichtlich das am besten optimierte. Gleichzeitig ist Schema 3 auch eine häufig verwendete laminierte Struktur für 6-lagige Platten.

10-lagige Platte

PCB typisches 10-lagiges Leiterplattendesign

Die allgemeine Verdrahtungsfolge ist TOP--GND---Signalschicht---Leistungsschicht---GND---Signalschicht---Leistungsschicht---Signalschicht---GND---BOTTOM

Die Verdrahtungsfolge selbst ist nicht unbedingt festgelegt, aber es gibt einige Standards und Prinzipien, um sie einzuschränken: Zum Beispiel verwenden die benachbarten Schichten der oberen und unteren Schicht GND, um die EMV-Eigenschaften der einzelnen Platine sicherzustellen; Beispielsweise verwendet jede Signalschicht vorzugsweise die GND-Schicht als Bezugsebene; Die in der gesamten Einzelplatine verwendete Stromversorgung wird vorzugsweise auf ein ganzes Stück Kupfer verlegt; Der anfällige, schnelle und bevorzugte es, entlang der inneren Schicht entlang des Sprungs zu gehen, und so weiter.

Drei, PCB-Design Fall zur Verbesserung der laminierten Struktur

Frage

Das Produkt hat 8-Gruppen von Netzwerk-Ports und optischen Ports. Während des Tests wurde festgestellt, dass das Signal Debugging zwischen der achten Gruppe optischer Ports und dem Chip fehlgeschlagen ist, was zum Ausfall des optischen Ports 8 führte und nicht funktionieren konnte, und die anderen sieben Gruppen optischer Ports kommunizieren normal.

1. Das Problem bestätigen

Gemäß den vom Kunden bereitgestellten Informationen wird bestätigt, dass die beiden Differenzimpedanzlinien zwischen dem optischen Anschluss der L6-Schicht 8 und dem Chip 8 nicht debugged werden können;

Gemäß den vom Client bereitgestellten Informationen wird bestätigt, dass die beiden Differenzimpedanzlinien zwischen dem optischen Port 8 und dem Chip 8 auf der L6-Schicht nicht debugged werden können

2. Stapeln und Entwurfsanforderungen, die von Kunden bereitgestellt werden

Wirkung verbessern

Durch Anpassung der PCB-Stapelstruktur, um den Abstand zwischen den benachbarten Signalschichten der L56-Schicht zu erhöhen, wird das durch Übersprechen verursachte Systemausfallproblem gelöst.