Tecnología de PCB - Diseño de cableado de tecnología electromagnética de PCB

La placa de circuito impreso es el componente de soporte de los componentes de circuito y dispositivos en los productos electrónicos. Proporciona conexiones eléctricas entre componentes de circuitos y equipos, y es el componente más básico de varios dispositivos electrónicos. En la actualidad, los circuitos integrados grandes y súper grandes se han utilizado ampliamente en equipos electrónicos, la densidad de instalación de los componentes en placas de circuito impreso es cada vez mayor y la velocidad de transmisión de la señal es cada vez más rápida. Los problemas de EMC resultantes también son cada vez más prominentes. La placa de circuito impreso se divide en un solo panel (placa de una sola capa), una placa de doble cara (placa de dos capas) y una placa de varias capas. Las placas individuales y dobles se utilizan generalmente para cableado de baja y media densidad y circuitos integrados bajos, mientras que las placas multicapa de PCB utilizan cableado de alta densidad y circuitos integrados altos. Las placas individuales y dobles no son adecuadas para circuitos de alta velocidad, y el cableado de una sola placa y doble cara no puede cumplir con los requisitos de los circuitos de alto rendimiento. El desarrollo de la tecnología de cableado multicapa ofrece la posibilidad de resolver los problemas anteriores, y su aplicación es cada vez más amplia.

Características del cableado de varias capas.

La placa de Circuito está compuesta por materiales dieléctrico orgánicos e inorgánicos y tiene una estructura multicapa. Estas capas están conectadas a través de agujeros. La galvanoplastia a través de agujeros o el material metálico de relleno pueden lograr la transmisión de señales eléctricas entre las capas. El cableado multicapa se ha utilizado ampliamente debido a las siguientes características:

La capa de alimentación especial y la capa de tierra se proporcionan en la placa multicapa. La capa de potencia se puede utilizar como fuente de ruido para reducir la interferencia; Al mismo tiempo, la capa de potencia puede proporcionar un circuito para todas las señales del sistema para eliminar la interferencia de acoplamiento de resistencia común. Reducir la resistencia de los cables de alimentación en el sistema de alimentación, reduciendo así la interferencia de resistencia pública.

(2) las placas multicapa utilizan formaciones de tierra especiales, y todas las líneas de señal tienen cables de tierra especiales. Características de la línea de señal: resistencia estable, buena coincidencia y reducción de la distorsión de la forma de onda causada por la reflexión; Utilice una formación de tierra especial para aumentar la capacidad de distribución entre la línea de señal y la línea de tierra y reducir la conversación cruzada.

En tercer lugar, el diseño laminado de la placa de circuito impreso.

Reglas de cableado para placas de pcb.

El análisis de compatibilidad electromagnética de las placas multicapa se puede realizar de acuerdo con las leyes de Kirchhoff y faraday. Según la Ley de kirchhoff, cualquier señal transmitida en el dominio del tiempo desde la fuente de señal hasta la carga debe tener la ruta de resistencia más baja.

Los PCB con placas multicapa se utilizan generalmente en sistemas de alta velocidad y Alto rendimiento, en los que las placas multicapa se pueden utilizar para fuentes de alimentación de corriente continua (dc) o planos de referencia de tierra. Debido a que hay suficientes capas como capas de energía o capas de tierra, estos planos generalmente no se dividen en planos sólidos, por lo que no es necesario colocar diferentes tensiones de corriente continua en la misma capa. La capa se utilizará como bucle de corriente de la señal que regresa a la línea de transmisión adyacente. La construcción de un circuito de corriente de baja resistencia es el objetivo principal de este EMC de capa plana.

Las capas de señal se distribuyen entre las capas físicas del plano de referencia y pueden ser líneas de banda simétricas o asimétricas. Tomando como ejemplo las placas de 12 pisos, se describe la estructura y el diseño de las placas de varios pisos. Su jerarquía es T - P - S - P - S - P - b, de los cuales t es la parte superior, P es el plano de referencia, s es la capa de señal y B es la parte inferior. De arriba a abajo, hay 1 piso, 2 pisos..., Piso 12. Como almohadilla superior e inferior del componente, la señal no se puede transmitir a larga distancia entre arriba y abajo, lo que puede reducir la radiación directa del rastro. Las líneas de señal incompatibles deben aislarse entre sí, con el objetivo de evitar interferencias de acoplamiento entre sí. Las líneas de señal de alta y baja frecuencia, grandes y pequeñas corrientes, digitales y analógicas no son compatibles. Los componentes incompatibles deben colocarse en diferentes lugares de la placa de impresión para la distribución de los componentes, y se debe prestar atención a aislar las líneas de señal al organizar. Hay que tener en cuenta tres cuestiones en el diseño:

Determina qué capa de referencia contendrá múltiples áreas de potencia para diferentes tensiones de corriente continua. Suponiendo que la undécima capa tenga múltiples tensiones de corriente continua, el diseñador debe mantener la señal de alta velocidad lo más alejada posible de la décima capa y la capa inferior, ya que la corriente del circuito no puede pasar por el plano de referencia por encima de la décima capa y requiere el uso de condensadores pins; En tercer lugar, las capas quinta, séptima y novena son las capas de señal para señales de alta velocidad. El enrutamiento de las señales clave debe organizarse en la medida de lo posible en una dirección para determinar el número de posibles canales de enrutamiento en la capa de optimización. Los rastros de señal entre las capas deben ser perpendiculares entre sí, lo que puede reducir la interferencia de acoplamiento entre el campo eléctrico y el campo magnético. Las capas tercera y séptima se pueden configurar con cableado "este - oeste", y las capas quinta y novena se pueden configurar con cableado "norte - sur". Qué capa de tela debe basarse en la dirección de llegada al destino

(2) cambios en el número de capas durante el enrutamiento de la señal de alta velocidad y qué capas se utilizan en el enrutamiento independiente para garantizar que la corriente de retorno fluya del plano de referencia al nuevo plano de referencia requerido. Esto es para reducir el área del bucle de señal y reducir la radiación de corriente de modo diferencial y la radiación de corriente de modo común del bucle. La intensidad de radiación del anillo es proporcional al área del anillo. De hecho, el mejor diseño no requiere cambiar el plano de referencia, solo necesita cambiar un lado del plano de referencia, solo necesita cambiar de nuevo al otro lado. Por ejemplo, la combinación de capas de señal puede usarse como pares de capas de señal: 3, 5, 7, 7 y 9, lo que permite formar una combinación de cableado en las direcciones este - oeste y Norte - Sur. Sin embargo, no se puede utilizar la combinación de la tercera y la novena capa, ya que requiere que la corriente de retorno pase de la cuarta a la octava capa. Aunque el condensadores de desacoplamiento se puede colocar cerca del agujero, perderá su función a alta frecuencia debido a la presencia de cables e inductores del agujero. Sin embargo, tales rastros aumentarán el área del Circuito de señal y reducirán desfavorablemente la radiación de corriente.

(3) seleccione el voltaje de corriente continua de la capa de referencia. En este caso, debido a que el procesamiento interno de la señal del procesador es más rápido, se produce un gran ruido en el pin de referencia de alimentación / tierra. Por lo tanto, al proporcionar el mismo voltaje de corriente continua al procesador, es importante usar condensadores de desacoplamiento y usar condensadores de desacoplamiento lo más eficazmente posible. La mejor manera de reducir la inducción de estos elementos es conectar los rastros lo más cortos y anchos posible, así como los agujeros de paso lo más cortos y gruesos posible.

Cuando la segunda capa está designada como "tierra" y la cuarta como fuente de alimentación del procesador, cuanto más lejos está el agujero, más corta debe ser la capa superior y el capacitor de desacoplamiento del procesador. no hay corriente importante en el espacio que se extiende hasta la parte inferior de la placa, ni función de antena en caso de cortocircuito. La configuración de referencia del diseño de diseño en cascada se muestra en la tabla 1.

Regla 20 - h, regla 3 - W.

En el diseño de condensadores de placas de PCB multicapa, hay dos principios básicos para determinar la distancia entre la capa de alimentación y el borde de la placa de los condensadores de placas multicapa, así como para resolver la distancia entre las cintas impresas: el método 20 - H y el método 3 - W.

Principio 20 - h: la corriente de radiofrecuencia suele estar presente en el borde del plano de potencia. Esto se debe a la conexión entre los flujos magnéticos. Cuando se utilizan lógicas digitales de alta velocidad y señales de reloj, las corrientes de radiofrecuencia se acoplan entre sí, como se muestra en la figura 1. Para reducir este efecto, el tamaño físico del plano de la fuente de alimentación debe ser al menos 20h menor que el tamaño físico más cercano al plano del suelo (h es la distancia entre el plano de la fuente de alimentación y el plano del suelo). El efecto de borde del plano de potencia suele ocurrir alrededor de 10h, y a 20h se bloquea alrededor del 10% del flujo magnético, y si quieres alcanzar el 98% del flujo magnético necesitas un valor límite del 100%, como se muestra en la figura 1. La regla 20 - H determina la distancia física entre el plano de la fuente de alimentación y el plano de puesta a tierra más cercano, incluyendo el grosor del laminado recubierto de cobre, el relleno previo y la capa de aislamiento térmico. El uso de 20 - H puede aumentar la frecuencia de resonancia del pcb.

Regla 3 - w: cuando la distancia entre las dos líneas de impresión de PCB es muy pequeña, se producirá una conversación cruzada electromagnética que afectará el funcionamiento normal de los circuitos relacionados. Para evitar esta interferencia, la distancia entre las líneas impresas no debe ser inferior a tres veces, es decir, no debe ser inferior a 3W (w es el ancho de las líneas impresas). El ancho de la línea impresa está relacionado con los requisitos de resistencia de la línea. El exceso de ancho afectará la densidad del cableado, el exceso de estrecho afectará la integridad de la señal, y el exceso de estrecho afectará la intensidad de los terminales de transmisión. Los objetos básicos de aplicación del principio 3 - w son el circuito de reloj, el par diferencial y el cableado del puerto de E / S. El "principio 3 - w" simplemente señala el límite de flujo electromagnético con una atenuación del 70% de la energía de conversación cruzada. Por ejemplo, si se necesitan requisitos más altos, el límite de flujo electromagnético que garantiza una atenuación del 98% de la energía de conversación cruzada debe ser de 10.