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La disposición jerárquica de las placas de circuito tiene una relación considerable con la frecuencia del sistema y el enorme cableado del sistema. Debido al enorme EMI y cableado, se utilizaron 10 capas de cableado. A continuación se describen en detalle las reglas EMI en el cableado de dos a ocho capas.
6.1 disposición jerárquica de las placas de doble capa
1) las dos capas de placas de circuito se utilizan principalmente en circuitos de baja velocidad o circuitos analógicos con una frecuencia de trabajo inferior a 10 khz, que tienen un nivel de apilamiento relativamente pequeño y un costo más bajo.
2) los rastros de energía de las dos capas de placas están cableados radialmente en la misma capa, desde la fuente de alimentación hasta cada componente, reduciendo la longitud de todos los rastros.
3) distribución en red de la fuente de alimentación y el gnd en dos capas de placas (distribuidas en la parte superior e inferior), ya que el ruido de la fuente de alimentación evolucionará hacia una baja resistencia. Busque la dirección de baja resistencia desde la fuente de alimentación de la fuente de alimentación y luego regrese a noise. La fuente forma un ciclo. Distribución en forma de cuadrícula, incluso si todos los Power y gnd están adyacentes y conectados en paralelo, puede minimizar el bucle de ruido generado por el interruptor de alta frecuencia, sin afectar a otros circuitos y señales de control.
4) otro método de cableado de las tablas de doble capa es usar una capa de potencia y señal, y gnd en otra capa, que se puede usar cuando el cableado no es denso.
2 Disposición estratificada de placas de cuatro capas
Por lo general, se adopta una disposición jerárquica: Top y botcom son la capa de señal, la segunda capa es gnd y la tercera capa es power. La distribución de los pisos segundo y tercero depende de las circunstancias específicas. Qué capa debe tener más cableado, la capa adyacente debe considerarse una formación de conexión.
Las placas de cuatro pisos se utilizan en líneas de media y baja velocidad (por debajo de 75m), ya que habrá mucho ruido en la capa de potencia. Por lo tanto, no es tan bueno como la capa gnd como el plano de referencia.
Si la planta superior de la placa de cuatro pisos tiene una señal de alta velocidad superior a 66 mhz, la radiación de alta frecuencia irradiará al entorno circundante y el gnd debe colocarse en el tejido o en la planta superior para eliminar la radiación.
Si la carcasa es de metal, la línea de señal de alta velocidad y la línea de reloj deben colocarse en una capa cerca del plano de la carcasa. Es mejor cableado el cable de tierra alrededor del cable del reloj, que es de 1 a 2 veces el ancho del reloj. Es tan ancho como una línea de reloj. Si la línea es demasiado larga, se debe hacer un agujero de tierra a una distancia de aproximadamente 1000 milímetros para fortalecer la conexión entre el cable de tierra largo y el suelo y garantizar un buen efecto de blindaje.
Teoría de la imagen:
Si el conductor con corriente es paralelo y adyacente al plano metálico, se induce una corriente de imagen del mismo tamaño y dirección que la corriente del conductor en el plano metálico para compensar el campo de radiación causado por la corriente del conductor. Si es perpendicular al plano metálico adyacente, la corriente eléctrica de la imagen tiene el mismo tamaño y Dirección. Por lo tanto, si la frecuencia de la señal es alta, siga la teoría de la imagen. Es mejor completar el cableado en el mismo nivel.
Disposición estratificada de 3 placas de seis capas
Método 1: la capa de señal 1 es el método de cableado más seguro
Capa 1: capa de señal 1.
Segunda capa: corteza terrestre.
Capa 3: capa 2 de la señal.
Capa 4: capa 3 de la señal.
Capa 5: capa de alimentación.
Capa 6: capa de señal 4.
Las capas de señal 2, 3 y 4 tienen un margen de ruido pobre, ya que la cantidad del campo magnético del plan de potencia se moverá al plan gnd a través de las capas de señal 2 y 3. El Power y el gnd plane no son adyacentes, lo que resulta en un aumento de la resistencia. Flux cancellation en las capas de señal 3 y 4 es pobre, y las capas de señal 2 y 3 tienen preocupaciones sobre crosstalk.
Debido a que el ruido selecciona automáticamente el circuito con la resistencia más baja, las líneas de señal y reloj con alta frecuencia y fuerte radiación deben estar lo más cerca posible de la capa gnd.
Debido a que la capa de alimentación tiene diferentes divisiones, como 3v, 5v, 12v, la capa de alimentación es un plano metálico roto, por lo que no es tan buena como gnd como plano de referencia. Por lo tanto, el cableado de clk, signal y Crystal debe estar cerca de la capa gnd como primera capa.
Debido a que el ruido de Power se encadenará a la capa gnd y luego fluirá de nuevo a la capa power, el ruido oscilará de ida y vuelta entre las dos capas. La resonancia es causada por Power y gnd, generalmente entre 30 - 230mhz, y Power y gnd deben ser tratados. Eliminar este ancho de banda de frecuencia. El método consiste principalmente en eliminar las fuentes de ruido y mejorar la forma de onda de la señal; Añadir un capacitor (conectado entre Power y gnd) cerca de la señal de alta frecuencia para filtrar el ruido del capacitor.
La segunda forma:
Capa 1: capa de señal 1.
Capa 2: capa 2 de la señal.
Tercera capa: corteza terrestre.
Capa 4: capa de alimentación.
Capa 5: capa 3 de la señal.
Capa 6: capa de señal 4.
La capa de señal 2 es adyacente a la capa gnd y tiene una buena fluidez debido al Teorema de imagen.
Las capas Power y gnd son adyacentes para reducir la resistencia de las capas power.
Las capas de señal 1, 3 y 4 tienen una mala conexión flux y hay preocupaciones sobre crosstalk.
Si el plano de Potencia tiene un buen plano de referencia, debe elegir el método 1, porque el gnd de potencia es un buen plano de referencia y tiene muchas capas de líneas de alta velocidad. Si la capa de poder está dañada, se debe seleccionar el método 2. Al mismo tiempo, el segundo método se puede remediar utilizando cobre gnd de tela en las capas de señal 1 y 4.
Método 3: (mejor método de apilamiento)
Capa 1: capa de señal 1.
Segunda capa: corteza terrestre.
Capa 3: capa 2 de la señal.
Capa 4: capa de alimentación.
Capa 5: capa 3 de la señal.
Capa 6: capa de señal 4.
Las capas de señal 1 y 2 son adyacentes a las capas gnd y tienen una buena fluidez.
Para evitar el impacto del ruido de potencia de la capa de señal, se debe aumentar la distancia media entre la capa de potencia y la capa de señal 2, lo que puede reducir la interferencia entre las capas.
Resumen: para las señales de alta velocidad, es mejor perforar solo en la parte superior e inferior, y es mejor pasar solo por la capa media. Las capas existentes se distribuyen de la siguiente manera:
Capa 1: capa de señal 1.
Segunda capa: corteza terrestre.
Capa 3: capa de alimentación.
Capa 4: capa 2 de la señal.
Quinta capa: corteza terrestre.
Capa 6: capa de señal 3.
Nota: la capa de señal y la capa de potencia deben ser más pequeñas que la capa gnd por encima de 20h (h es la distancia entre las capas gnd de potencia), lo que puede reducir la radiación del borde de la placa en un 70%. Para nuestros productos actuales, sugiero que la capa de señal y la capa de potencia sean más de 3 mm más pequeñas que la capa gnd.
4 disposición óptima de la placa de ocho pisos
Capa 1: capa de señal 1.
Segunda capa: corteza terrestre.
Capa 3: capa 2 de la señal.
Cuarta capa: corteza terrestre.
Capa 5: capa de alimentación.
Capa 6: capa de señal 3.
Séptimo piso: corteza terrestre.
Capa 8: capa de señal 4.
Hay dos maneras: g2p7 y g3p6.
Desventaja: el aumento de la resistencia a la Potencia permite desplegar más capas de señal de alta velocidad, lo que provocará conversaciones cruzadas entre capas de señal adyacentes.
5 determinar el número de capas de PCB antes del cableado
El número de capas de cableado debe determinarse en una etapa temprana del diseño. Si el diseño requiere el uso de componentes de matriz de rejilla esférica de alta densidad (bga), se debe considerar el número mínimo de capas de cableado necesarias para cableado de estos dispositivos. El número de capas de cableado y el método de apilamiento afectarán directamente el cableado y la resistencia de la línea impresa. El tamaño de la placa ayuda a determinar el método de apilamiento y el ancho de la línea de impresión para lograr el efecto de diseño requerido.
Durante muchos años, se ha pensado que cuanto menor sea el número de capas de la placa de circuito, menor será el costo, pero hay muchos otros factores que afectarán el costo de fabricación de la placa de circuito. En los últimos años, la diferencia de costos entre las placas multicapa se ha reducido considerablemente. Es mejor utilizar más capas de circuito al principio del diseño y distribuir el cobre de manera uniforme para evitar que antes del final del diseño se descubra que una pequeña cantidad de señales no cumplen con las reglas y requisitos de espacio definidos, obligando así a añadir nuevas capas. Planificar cuidadosamente antes del diseño reducirá muchos problemas en el cableado.
Lo anterior es una introducción a la organización jerárquica del diseño de pcb. El IPCB también está disponible para los fabricantes de PCB y la tecnología de fabricación de pcb.
