Progettazione PCB - Quanti strati è il miglior design PCB?

Quanti strati sono i migliori?

Il progettista pesa quanti strati scegliere per la progettazione in base alla complessità dell'intero circuito progettato, principalmente in base alla difficoltà dei dispositivi core nell'intero progetto e alla difficoltà del layout del dispositivo.

Quanti strati dovrebbe avere un PCB convenzionale?

1. Pannello singolo

I PCB monofacciali sono utilizzati principalmente in prodotti elettronici di consumo molto semplici. Dopo tutto, il processo è semplice e ora i materiali originali del circuito stampato sono economici (FR-1 o FR-2) e sottili rivestimenti in rame. I disegni di schede monofacciali contengono solitamente molti saltatori per simulare il routing del circuito su schede bifacciali. Generalmente utilizzato nei circuiti a bassa frequenza. Perché questo tipo di design è molto suscettibile al rumore delle radiazioni. Quindi progettare questo tipo di circuito sarà più fastidioso. Se non presti attenzione ad esso, si verificheranno molti problemi. Anche se ci sono casi di successo in progetti complessi, sono tutti possibili solo dopo attenta considerazione e verifica continua. Prendiamo un esempio, come un televisore, che mette tutti i circuiti analogici su un unico pannello nella parte inferiore del telaio, e utilizza un CRT metallizzato per schermare il circuito su una scheda di sintonizzazione digitale separata vicino alla parte superiore del pacco batteria. Se hai bisogno di una produzione di PCB ad alto volume e a basso costo, devi farlo da solo.

Due, doppio pannello

È equivalente a un singolo pannello, più complicato è il doppio pannello. Alcuni pannelli bifacciali utilizzano ancora materiali FR-2, ma i materiali FR-4 sono più comunemente utilizzati. L'aumento della resistenza del materiale FR-4 supporta meglio i vias. Poiché ci sono due strati di foglio, le tavole bifacciali sono più facili da instradare e i segnali possono essere pianificati incrociando fili su strati diversi. Tuttavia, il cablaggio incrociato non è raccomandato per i circuiti analogici. Quando possibile, lo strato inferiore dovrebbe essere mantenuto intatto come un piano di terra e tutti gli altri segnali dovrebbero essere instradati sullo strato superiore. Ci sono diversi vantaggi di fare piano di terra nella parte inferiore:

La messa a terra è solitamente la connessione più comune in un circuito. È possibile collegare tutte le reti GND dell'intera scheda sul livello inferiore.

Aumentare la resistenza meccanica del circuito stampato.

Ridurre l'impedenza di tutte le connessioni a terra nel circuito, riducendo così il rumore di conduzione del segnale.

Aggiunta capacità distribuita a ogni rete nel circuito - aiuta a sopprimere il rumore irradiato.

Può proteggere il rumore di radiazione da sotto il circuito stampato.

Tre, scheda multistrato

Nonostante i suoi vantaggi, i pannelli bifacciali non sono il miglior metodo di costruzione, specialmente per i progetti di circuiti sensibili o ad alta velocità. Pertanto, per la progettazione ad alta velocità, usiamo solitamente schede multistrato per la progettazione. Lo spessore più comune della scheda è di 1,6 mm, il materiale è FR-4 e ci saranno strati GND o POWER indipendenti e così via. Ci sono molte questioni di progettazione PCB che devono essere prestate attenzione nella scheda multistrato stessa. Di seguito dobbiamo chiarire alcuni motivi ovvi per utilizzare il design della scheda multistrato:

Hanno strati di cablaggio indipendenti di alimentazione e connessione a terra. Se anche l'alimentazione elettrica è sullo stesso piano, altre stesse reti di alimentazione possono essere collegate insieme aggiungendo vias.

Altri livelli possono essere utilizzati per il routing del segnale, che può fornire più spazio di routing per il routing.

Ci sarà capacità distribuita tra l'alimentazione elettrica e il piano di terra, riducendo così il rumore ad alta frequenza.

Tuttavia, altre ragioni per le schede multistrato potrebbero non essere ovvie o intuitive, principalmente come segue:

Una migliore soppressione EMI/RFI. A causa dell'effetto piano dell'immagine, è noto fin dall'era Marconi. Quando un conduttore è posizionato vicino a una superficie conduttiva parallela, la maggior parte della corrente ad alta frequenza tornerà direttamente sotto il conduttore e fluirà nella direzione opposta. L'immagine speculare del conduttore nel piano forma una linea di trasmissione. Poiché le correnti nella linea di trasmissione sono uguali e opposte, è relativamente inalterata dal rumore irradiato. Accoppia il segnale in modo molto efficiente. L'effetto piano dell'immagine è efficace quanto il piano di terra e di potenza, ma devono essere continui. Eventuali lacune o discontinuità faranno sparire rapidamente gli effetti benefici.

Ridurre il costo complessivo del progetto di produzione in lotti piccoli. Sebbene il costo di produzione delle schede multistrato sia relativamente elevato, i requisiti EMI/RFI di FCC o di altre agenzie potrebbero richiedere costosi test della progettazione. Se c'è un problema, potrebbe essere necessario spingere verso il basso per riprogettare il PCB per ulteriori test. Rispetto al PCB a 2 strati, le prestazioni EMI / RFI del PCB multistrato possono essere migliorate di 20 dB. Se l'uscita è piccola, ha senso progettare prima un PCB migliore. Impedire efficacemente la conversazione incrociata tra vari livelli di segnale.

I requisiti relativi al processo di produzione sono relativamente elevati. Rispetto al design PCB a 2 strati, non è così difficile.