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Referencia de apilamiento de placas de circuito impreso
Definición del término: sig: capa de señal; Gnd: formación de contacto; Pwr: capa de potencia;
La disposición de apilamiento de la placa de circuito es la base del diseño de todo el sistema de pcb. Si el diseño de la lámina es defectuoso, eventualmente afectará el rendimiento EMC de toda la máquina.
En general, el diseño de la lámina debe cumplir con dos reglas:
1. cada capa de cableado debe tener una capa de referencia adyacente (capa de alimentación o formación de conexión);
2. las capas adyacentes de la fuente de alimentación principal y la formación de tierra deben mantener una distancia mínima para proporcionar una mayor capacidad de acoplamiento;
La pila de dos a diez capas se muestra de la siguiente manera:
2.1 apilamiento de placas individuales y dobles;
Para las placas de doble capa, debido al pequeño número de capas, ya no hay problema de laminación. El control de la radiación EMI se considera principalmente en términos de cableado y diseño; Los problemas de compatibilidad electromagnética de las placas de una sola capa y dos capas son cada vez más prominentes. La razón principal de este fenómeno es que el área del bucle de señal es demasiado grande, lo que no solo producirá una fuerte radiación electromagnética, sino que también hará que el circuito sea sensible a las interferencias externas. Para mejorar la compatibilidad electromagnética del circuito, la forma más simple es reducir el área de bucle de las señales clave.
Señales clave: desde el punto de vista de la compatibilidad electromagnética, las señales clave se refieren principalmente a las señales que producen una fuerte radiación y las señales sensibles al mundo exterior. Las señales capaces de producir una fuerte radiación suelen ser señales cíclicas, como señales de orden inferior de relojes o direcciones. Las señales sensibles a la interferencia son señales analógicas con niveles más Bajos.
Las placas individuales y dobles se utilizan generalmente en diseños analógicos de baja frecuencia por debajo de 10 khz:
1 el rastro de energía en la misma capa está conectado radialmente y la longitud total de la línea se minimiza;
2 al operar el cable de alimentación y el cable de tierra, deben estar cerca el uno del otro; Coloque el cable de tierra a un lado del cable de señal de la llave, que debe estar lo más cerca posible del cable de señal. De esta manera, se forma un área de bucle más pequeña y se reduce la sensibilidad de la radiación de modo diferencial a la interferencia externa. Cuando se agrega un cable de tierra al lado del cable de señal, se forma un circuito con el área más pequeña, y la corriente de señal definitivamente tomará este circuito en lugar de otros cables de tierra.
3 si se trata de una placa de circuito de doble capa, se puede colocar un cable de tierra directamente debajo del cable de señal a lo largo del cable de señal del otro lado de la placa de circuito, y el primer cable debe ser lo más ancho posible. El área del bucle formada de esta manera es igual al grosor de la placa de circuito multiplicado por la longitud de la línea de señal.
2.2 apilamiento de placas de cuatro capas;
Método de apilamiento recomendado:
2.2.1 siglas gnd (pwr) ï PWR (gnd) ï1 / 4 siglas;
2.2.2 gndï SIG (pwr) ï SIG (pwr) ï1 / 4 gnd;
Para los dos diseños laminados anteriores, el problema potencial es el espesor tradicional de la placa de 1,6 mm (62 mil). El espaciamiento de las capas se volverá muy grande, lo que no solo no favorecerá el control de la resistencia, el acoplamiento entre capas y el blindaje; En particular, la gran distancia entre los planos de tierra de la fuente de alimentación reduce los condensadores de la placa y no favorece el filtrado del ruido.
Para el primer esquema, generalmente se aplica cuando hay más chips en el tablero. Este esquema puede obtener un mejor rendimiento si, pero no es muy bueno para el rendimiento emi. Está controlado principalmente por cableado y otros detalles. Principales precauciones: la formación de contacto se coloca en la capa de conexión de la capa de señal más densa, lo que favorece la absorción y supresión de la radiación; Aumentar el área de la placa para reflejar la regla 202h.
Para la segunda solución, suele usarse para que la densidad del CHIP en la placa sea lo suficientemente baja y haya suficiente área alrededor del chip (colocar la capa de cobre de alimentación necesaria). En este esquema, la capa exterior del PCB es una formación de tierra, y las dos capas intermedias son una capa de señal / fuente de alimentación. La fuente de alimentación en la capa de señal adopta un cableado de línea ancha, lo que puede hacer que la resistencia de la ruta de la corriente de alimentación sea baja, la resistencia de la ruta de MICROSTRIP de la señal también sea baja, y la radiación de la señal interna también puede ser bloqueada por la capa exterior. Desde el punto de vista del control emi, esta es la mejor estructura de PCB de 4 capas en la actualidad. Nota principal: la distancia entre las dos capas intermedias de la capa mixta de señal y potencia debe ensancharse y la dirección del cableado debe ser vertical para evitar comentarios cruzados; El área del tablero debe controlarse adecuadamente para reflejar la regla 202h; Si se quiere controlar la resistencia del cableado, la solución anterior debe colocar el cableado muy cuidadosamente debajo de la isla de cobre para el suministro de energía y la puesta a tierra. Además, el cobre en la fuente de alimentación o en la formación de tierra debe interconectarse en la medida de lo posible para garantizar las conexiones de corriente continua y baja frecuencia.
2.3 apilamiento de placas de seis pisos;
Para diseños con mayor densidad de chips y mayor frecuencia de reloj, se debe considerar el diseño de placas de 6 capas.
Método de apilamiento recomendado:
2.3.1 Sigma 188 gndï Sigma 188 pwrï;
Para este esquema, este esquema apilado puede obtener una mejor integridad de la señal, la capa de señal es adyacente a la formación de puesta a tierra, la capa de potencia y la formación de puesta a tierra se emparejan, la resistencia de cada capa de cableado se puede controlar mejor y las dos capas pueden absorber bien las líneas magnéticas. Cuando la fuente de alimentación y la formación de tierra están intactas, puede proporcionar un mejor camino de retorno para cada capa de señal.
2.3.2 gndï / sigï;
Para este esquema, este esquema solo se aplica a situaciones en las que la densidad del dispositivo no es muy alta, esta pila tiene todas las ventajas de la pila superior, y la formación de contacto de la capa superior e inferior es relativamente completa, que se puede utilizar como una mejor capa de blindaje. Hay que tener en cuenta que la capa de Potencia debe estar cerca de la capa que no es la superficie del componente principal, ya que el plano inferior será más completo. Por lo tanto, el rendimiento del EMI es mejor que la primera solución.
Resumen: para el esquema de seis capas, se debe minimizar la distancia entre la capa de energía y la formación de tierra para obtener un buen acoplamiento de energía y tierra. Sin embargo, aunque el espesor de la placa es de 62 mils y el espaciamiento de las capas se reduce, no es fácil controlar el espaciamiento entre la fuente de alimentación principal y la formación de tierra. Comparando el primer programa con el segundo programa, el costo del segundo programa aumentará considerablemente. Por lo tanto, normalmente elegimos la primera opción al apilar. Al diseñar, siga las reglas 202h y las reglas de la capa espejo para diseñar
2.4 apilamiento de placas de ocho pisos; No es necesario registrarse
Las placas de ocho capas suelen utilizar los siguientes tres métodos de apilamiento
2.4.1 este no es un buen método de laminación debido a la diferencia de absorción electromagnética y la gran resistencia de la fuente de alimentación. Su estructura es la siguiente:
1 señal 1 superficie del elemento, capa de cableado de MICROSTRIP
2 señal 2 capa interna de cableado de microstrip, mejor capa de cableado (dirección x)
3 puesta a tierra
4 señales 3 capas de cableado de banda, mejor capa de cableado (dirección y)
5 señales y 4 capas de cableado
6 fuente de alimentación
7 señal 5 capa interna de cableado de MICROSTRIP
8 señales 6 capas de trazas de MICROSTRIP
2.4.2 es una variante del tercer método de apilamiento. Gracias a la adición de una capa de referencia, tiene un mejor rendimiento EMI y puede controlar bien la resistencia característica de cada capa de señal.
1 señal 1 superficie del elemento, capa de cableado de microstrip, buena capa de cableado
Formación 2, con buena capacidad de absorción de ondas electromagnéticas
3 señales 2 capas de cableado de banda, buenas capas de cableado
4 capa de alimentación, que forma una buena absorción electromagnética con la formación de conexión inferior
5 puesta a tierra
6 señales 3 capas de cableado de banda, buenas capas de cableado
7 la fuente de alimentación está conectada a la formación, y la resistencia de la fuente de alimentación es grande.
8 señales 4 capas de cableado microstrip, buenas capas de cableado
2.4.3 el mejor método de superposición, debido al uso de planos de referencia terrestres de varias capas, tiene una muy buena capacidad de absorción geomagnética.
1 señal 1 superficie del elemento, capa de cableado de microstrip, buena capa de cableado
Formación 2, con buena capacidad de absorción de ondas electromagnéticas
3 señales 2 capas de cableado de banda, buenas capas de cableado descargadas a alta velocidad
4 capa de alimentación, que forma una buena absorción electromagnética con la formación de conexión inferior
5 puesta a tierra
6 señales 3 capas de cableado de banda, buenas capas de cableado
Formación 7, con buena capacidad de absorción de ondas electromagnéticas
8 señales 4 capas de cableado microstrip, buenas capas de cableado
2.5 Resumen
Cómo elegir cuántas capas se utilizan en el diseño y cómo apilarlas depende de muchos factores, como el número de redes de señalización en el tablero, la densidad del equipo, la densidad del pin, la frecuencia de la señal, el tamaño del tablero, etc. debemos considerar estos factores de manera integral. Para más redes de señal, mayor densidad de equipos, mayor densidad de pin y mayor frecuencia de señal, se debe utilizar un diseño de tablero múltiple en la medida de lo posible. Para obtener un buen rendimiento emi, es mejor asegurarse de que cada capa de señal tenga su propia capa de referencia.
Referencia de apilamiento de pcb:
Capa 2 s1 y puesta a tierra, S2 y fuente de alimentación
Capa 4 s1, puesta a tierra, fuente de alimentación, s2
Capa 6 s1, s2, puesta a tierra, fuente de alimentación, s3, S4
Capa 6 s1, puesta a tierra, s2, s3, fuente de alimentación, S4
Piso 6 s1, fuente de alimentación, suelo, s2, suelo, s3
Piso 8 s1, s2, puesta a tierra, s3, s4, fuente de alimentación, s5, S6
Piso 8 s1, suelo, s2, suelo, fuente de alimentación, s3, suelo, S4
Piso 10 s1, suelo, s2, s3, suelo, fuente de alimentación, s4, s5, suelo, S6
Capa 10 s1, s2, fuente de alimentación, puesta a tierra, s3, s4, fuente de alimentación, s5, S6
