Conception électronique - Comment comprendre la conception d'empilement de PCB

En général, la conception d'empilement de PCB doit suivre deux règles:

1. Chaque couche de câblage doit avoir une couche de référence adjacente (couche d'alimentation ou couche de mise à la terre);

2. Le plan d'alimentation principal adjacent et le plan de masse doivent être maintenus à une distance minimale pour fournir une plus grande capacité de couplage.

Les empilements allant de deux à huit couches sont énumérés ci - dessous à titre d'exemple illustratif:

1. Empilement de carte PCB simple face et carte PCB double face

Pour les panneaux à double couche, il n'y a plus de problème de laminage car le nombre de couches est faible. Le contrôle du rayonnement EMI est principalement considéré en termes de câblage et de disposition;

Les problèmes de compatibilité électromagnétique des cartes PCB à une et deux couches sont de plus en plus importants. La principale cause de ce phénomène est la surface excessive de la boucle de signal, qui produit non seulement un rayonnement électromagnétique intense, mais rend également le circuit sensible aux perturbations extérieures. Pour améliorer la compatibilité électromagnétique du circuit, le moyen le plus simple est de réduire la surface de boucle du signal critique.

Signaux critiques: du point de vue de la compatibilité électromagnétique, les signaux critiques se réfèrent principalement aux signaux qui génèrent un rayonnement intense et aux signaux sensibles au monde extérieur. Les signaux susceptibles de générer un rayonnement intense sont généralement des signaux périodiques, par example des signaux d'ordre inférieur d'horloge ou d'adresse. Les signaux sensibles aux interférences sont des signaux analogiques de niveau inférieur.

Les conceptions analogiques à basse fréquence inférieures à 10khz utilisent généralement des cartes à une et deux couches

1) les traces d'alimentation sur la même couche sont câblées radialement et la longueur totale de la ligne est minimisée;

2) Lorsque vous utilisez le cordon d'alimentation et le fil de terre, ils doivent être proches l'un de l'autre; Placez le fil de terre sur un côté de la ligne de signal de la clé, qui doit être aussi proche que possible de la ligne de signal. De cette manière, une zone de boucle plus petite est formée et la sensibilité du rayonnement de mode différentiel aux perturbations extérieures est réduite. Lorsque vous ajoutez une ligne de masse à côté de la ligne de signal, une boucle de la plus petite surface est formée et le courant de signal va certainement prendre cette boucle et pas les autres lignes de masse.

3) s'il s'agit d'une carte à double couche, vous pouvez suivre la ligne de signal de l'autre côté de la carte et poser le fil de terre juste en dessous de la ligne de signal, le premier fil doit être aussi large que possible. L'aire de boucle ainsi formée est égale à l'épaisseur de la carte multipliée par la longueur de la ligne de signal.

Stratification à deux et quatre couches

1. Sigï GNd (PWR) ï PWR (GNd) ï 1 / 4 SIG;

2. Gndï¼ SIG (PWR) ï¼ SIG (PWR) ï 1 / 4 GNd;

Pour les deux conceptions de stratifié ci - dessus, le problème potentiel est l'épaisseur de plaque traditionnelle de 1,6 mm (62 mil). L'espacement des couches deviendra très important, ce qui n'est pas seulement préjudiciable au contrôle de l'impédance, du couplage inter - couches et du blindage; En particulier, l'écartement important entre les plans de masse d'alimentation diminue la capacité de la carte et n'est pas favorable au filtrage du bruit.

Pour le premier schéma, il est généralement appliqué dans les cas où il y a plus de puces sur la carte. Ce schéma permet d'obtenir de meilleures performances si, mais n'est pas très bon pour les performances EMI. Il est principalement contrôlé par le câblage et d'autres détails. Remarque principale: la couche de terre est placée sur la couche de connexion de la couche de signal la plus dense en signaux, favorisant l'absorption et la suppression du rayonnement; Augmentez la surface de la plaque pour refléter la règle 20h.

Pour la deuxième solution, il est généralement utilisé dans des endroits où la densité de puce sur la carte est suffisamment faible et il y a une surface suffisante autour de la puce (la couche de cuivre d'alimentation requise est placée). Dans ce schéma, la couche externe du PCB est la couche de terre et les deux couches intermédiaires sont la couche signal / alimentation. L'alimentation sur la couche de signal utilise un câblage à large ligne, ce qui peut rendre l'impédance du chemin du courant d'alimentation plus faible, l'impédance du chemin de la microbande du signal est également plus faible, et le rayonnement du signal de la couche interne peut également être masqué par la couche externe. Du point de vue du contrôle EMI, c'est la meilleure structure de PCB à 4 couches actuellement disponible.

Remarque principale: la distance entre les deux couches intermédiaires de la couche de mélange de signal et de puissance doit être élargie et la direction de câblage doit être verticale pour éviter la diaphonie; La surface de la plaque doit être contrôlée de manière appropriée pour refléter la règle 20h; Si l'impédance de câblage doit être contrôlée, les solutions ci - dessus doivent être très soigneusement disposées sous des îlots de cuivre pour l'alimentation et la mise à la terre. En outre, le cuivre sur l'alimentation ou la couche de mise à la terre doit être interconnecté autant que possible pour assurer les connexions DC et basse fréquence.

Stratification à trois, six couches

Pour une conception avec une densité de puce plus élevée et une fréquence d'horloge plus élevée, la conception du panneau de couche PCB 6 doit être considérée, la méthode d'empilement est recommandée:

1. Sigï ¼ gndï ¼;

Pour cette solution, cette solution d'empilement de PCB permet d'obtenir une meilleure intégrité du signal, une couche de signal adjacente à la couche de terre, une couche de puissance et une couche de terre appariées, un meilleur contrôle de l'impédance de chaque couche de câblage et deux structures all qui absorbent bien les lignes de champ magnétique. Il peut fournir un meilleur chemin de retour pour chaque couche de signal lorsque les couches d'alimentation et de mise à la terre sont intactes.