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Antes de diseñar una placa de circuito impreso multicapa, el diseñador debe determinar primero los requisitos de compatibilidad electromagnética (emc) en función del tamaño de la placa de circuito, el tamaño de la placa de circuito, el tamaño de la placa de circuito y el tamaño de la placa de circuito. Determinar la estructura de la placa de circuito utilizada, es decir, decidir si se utilizan placas de circuito de 4, 6 o más capas. Una vez determinado el número de capas necesarias, se determina la ubicación de las capas eléctricas internas y cómo se asignan diferentes señales en estas capas. Esta es la elección de una estructura de apilamiento de PCB de varias capas. La estructura apilada es un factor importante que afecta el rendimiento de compatibilidad electromagnética de la placa de circuito impreso. Medios importantes para inhibir la interferencia electromagnética esta sección introducirá el contenido relevante de la estructura de apilamiento de placas de PCB multicapa.
1. principio de selección y superposición de capas
Hay muchos factores que deben tenerse en cuenta a la hora de determinar la estructura de apilamiento de los PCB multicapa. En términos de cableado, cuanto más capas, mejor cableado, pero cuanto más capas, más adecuado es el cableado. Para los fabricantes, si la estructura laminada es simétrica es el foco de atención en la fabricación de placas de pcb. Si la estructura apilada es simétrica es el costo y la dificultad de la placa, lo que también aumentará la simetría de la estructura apilada. Por lo tanto, la elección del número de capas debe considerar todos los aspectos. Es necesario lograr un equilibrio. Para diseñadores experimentados, después de completar el diseño previo del componente, se realizará un análisis clave del cuello de botella de cableado del pcb. Después de completar la predistribución de los componentes, la herramienta analiza la densidad de cableado de la placa de circuito; Luego se integran líneas de señal con requisitos especiales de cableado (como líneas diferenciales), líneas de señal sensibles con necesidades especiales de cableado (como líneas diferenciales y otras herramientas eda) para analizar la placa de circuito. El número y el tipo de líneas de señal con requisitos especiales de densidad de cableado, como líneas diferenciales, líneas de señal sensibles, etc., determinan el número de capas de la capa de señal, y luego determinan el número de capas de la capa de señal de acuerdo con el tipo de fuente de alimentación; El número de capas eléctricas internas se determina en función del tipo de fuente de alimentación, los requisitos de aislamiento y antiinterferencia. Para determinar el número de capas de la capa de señal, el número de capas eléctricas internas se determina de acuerdo con el tipo de fuente de alimentación, los requisitos de aislamiento y antiinterferencia. De esta manera, básicamente se determina el número de capas de toda la placa de circuito. Después de determinar el número de capas de la placa de circuito, el siguiente paso es organizar razonablemente el orden de colocación de cada capa de circuito. (1) la capa de señal debe ser adyacente a la capa eléctrica interna (formación de conexión de energía interna), y la gran película de cobre de la capa eléctrica interna debe utilizarse para proporcionar blindaje a la capa de señal. (2) la capa interna de alimentación y la formación de puesta a tierra deben estar estrechamente acopladas, es decir, el espesor del medio entre la capa interna de alimentación y la formación de puesta a tierra debe compararse, Para aumentar la capacidad entre la capa de alimentación y la formación de tierra y aumentar la frecuencia de resonancia. Los valores más pequeños aumentarán la capacidad entre el plano de la fuente de alimentación y el plano de tierra, y aumentarán la frecuencia de resonancia. (3) la capa de transmisión de señal de alta velocidad en el circuito debe ser la capa intermedia de la señal y intercalada entre dos capas eléctricas internas. De esta manera, la película de cobre de las dos capas eléctricas internas puede proporcionar un blindaje electromagnético para la transmisión de señales de alta velocidad, al tiempo que puede limitar efectivamente la radiación de las señales de alta velocidad entre las dos capas eléctricas internas para evitar interferencias externas. (4) evitar que dos capas de señal sean directamente adyacentes. La conversación cruzada se introduce fácilmente entre las capas de señal adyacentes, lo que conduce a fallas en el circuito; La adición de un plano de tierra entre las dos capas de señal puede evitar eficazmente la conversación cruzada. (5) las capas eléctricas internas de múltiples puesta a tierra pueden reducir efectivamente la resistencia a la puesta a tierra; Por ejemplo, las capas de señal a y b utilizan planos de tierra separados, lo que puede reducir efectivamente la interferencia de modo común. (6) teniendo en cuenta la simetría de la estructura de la capa. La siguiente estructura de apilamiento común es un ejemplo de 4 capas para ilustrar cómo optimizar la disposición y combinación de varias estructuras de apilamiento: para las 4 capas comunes, hay los siguientes métodos de apilamiento (de arriba a abajo): (1) siganl 1 (superior), gnd (interior 1), Power (interior 2), siganl 2 (inferior). (2) siganl 1 (superior), Power (interior 1), gnd (interior 2), siganl 2 (inferior). (3) Power (power) (superior), siganl 1 (interior 1), gnd (interior 2) y siganl 2 (inferior).
Obviamente, la opción 3 carece de un acoplamiento efectivo entre el plano de alimentación y el plano de tierra, por lo que no debe usarse. ¿Entonces, ¿ cómo se deben seleccionar las opciones 1 y 2? Por lo general, el diseñador elegirá la opción 1 como la estructura de cuatro pisos. La razón no es que no se pueda usar la opción 2, sino que las placas de PCB ordinarias solo colocan componentes en el nivel superior, por lo que es más apropiado usar la opción 1. Sin embargo, cuando los componentes deben colocarse simultáneamente en la parte superior e inferior, y el espesor dieléctrico entre la capa de alimentación interna y la formación de tierra es grande y el acoplamiento es pobre, es necesario considerar qué capa tiene menos líneas de señal. Para el esquema 1, hay menos líneas de señal en la parte inferior y se puede utilizar una gran área de película de cobre para acoplarse a la capa de poder; Por el contrario, si los componentes están dispuestos principalmente en la parte inferior, se debe utilizar el esquema 2 para hacer la placa. Después de completar el análisis de la estructura laminada de 4 capas, el siguiente es un ejemplo del método de combinación de 6 capas para explicar la disposición y combinación de la estructura laminada de 6 capas y el método preferido:
(1) siganl 1 (superior), gnd (interior 1), siganl 2 (interior 2), sigan L 3 (interior 3), Power (entrada). El esquema 1 utiliza cuatro capas de señal y dos capas de formación interna de alimentación / puesta a tierra, y hay más capas de señal, lo que favorece el trabajo de cableado entre componentes, pero los defectos del esquema también son más evidentes y se manifiestan en los siguientes dos aspectos: A. La capa de alimentación y la formación de tierra están muy separadas y no están completamente acopladas. Las capas de señal siganl 2 (inner 2) y siganl 3 (inner 3) son adyacentes directamente entre sí, la señal no está bien aislada y es propensa a comentarios cruzados.
(2) siganl 1 (superior), siganl 2 (interior 1), Power (interior 2), gnd (interior 3) y siganl 3 (in). en comparación con la opción 1, la opción 2 tiene suficiente acoplamiento entre la capa de alimentación y la formación de tierra, lo que tiene ciertas ventajas sobre la opción 1, pero la capa de señal siganl 1 (superior e siganl 2 (interior 4) y siganl 4 (inferior) son adyacentes directamente y el aislamiento de la señal no es bueno. Y el problema de la facilidad de conversación cruzada aún no se ha resuelto. En comparación con los esquemas 1 y 2, el esquema 3 reduce una capa de señal y agrega una capa eléctrica interna. A pesar de la reducción de las capas disponibles para el cableado, la solución resuelve los defectos comunes de la opción 1 y la opción 2: A. La capa de alimentación y la formación de tierra están estrechamente acopladas. B. cada capa de señal está directamente adyacente a la capa eléctrica interna, está efectivamente aislada de otras capas de señal y no es propensa a conversaciones cruzadas. a través del análisis de los dos ejemplos anteriores, creo que el lector tiene una cierta comprensión de la estructura en cascada, pero en Algunos casos, Un esquema no puede cumplir con todos los requisitos, lo que requiere considerar las prioridades de varios principios de diseño. Desafortunadamente, debido a que el diseño jerárquico de la placa de Circuito está estrechamente relacionado con las características del circuito real, el rendimiento antiinterferencia y el enfoque de diseño de los diferentes circuitos son diferentes, de hecho, estos principios no tienen una prioridad clara para referencia. Pero lo cierto es que en el diseño, primero hay que cumplir con el principio de diseño 2 (la capa interna de energía y la formación de tierra deben estar estrechamente acopladas)., Además, si el circuito necesita transmitir una señal de alta velocidad, debe cumplir con el principio de diseño 3 (en el diseño primero es necesario cumplir con los niveles altos en el circuito, y si la placa de circuito impreso necesita transmitir una señal de alto nivel (la capa de transmisión de señal de alta velocidad debe ser una capa intermedia de señal, intercalada entre dos capas eléctricas internas). La capa de transmisión de señal debe ser una capa intermedia de señal y intercalada entre dos capas eléctricas internas).
