Progettazione PCB - Come capire il design stackup PCB

In generale, il design stack-up PCB deve seguire due regole:

1. Ogni strato di cablaggio deve avere uno strato di riferimento adiacente (potere o strato di terra);

2. Il piano di potenza principale adiacente e il piano di terra dovrebbero essere tenuti ad una distanza minima per fornire una capacità di accoppiamento più grande.

Il seguente elenco elenca lo stack dalla scheda a due strati alla scheda a otto strati per esempio spiegazione:

1. impilamento della scheda PCB su un lato e della scheda PCB su due lati

Per le schede a due strati, a causa del piccolo numero di strati, non c'è più un problema di laminazione. Il controllo delle radiazioni EMI è considerato principalmente dal cablaggio e dalla disposizione;

I problemi di compatibilità elettromagnetica delle schede PCB monostrato e schede a doppio strato stanno diventando sempre più prominenti. La ragione principale di questo fenomeno è che l'area del loop del segnale è troppo grande, il che non solo produce forti radiazioni elettromagnetiche, ma rende anche il circuito sensibile alle interferenze esterne. Per migliorare la compatibilità elettromagnetica del circuito, il modo più semplice è ridurre l'area loop del segnale chiave.

Segnale chiave: dal punto di vista della compatibilità elettromagnetica, i segnali chiave si riferiscono principalmente a segnali che producono forti radiazioni e segnali sensibili al mondo esterno. Il segnale che può generare forti radiazioni è generalmente un segnale periodico, come il segnale di basso ordine di un orologio o di un indirizzo. I segnali sensibili alle interferenze sono segnali analogici con livelli inferiori.

Le schede a singolo e doppio strato sono solitamente utilizzate in progetti analogici a bassa frequenza inferiori a 10KHz

1) Le tracce di potenza sullo stesso strato sono instradate radialmente e la lunghezza totale delle linee è minimizzata;

2) Durante l'esecuzione dei cavi di alimentazione e di terra, dovrebbero essere vicini l'uno all'altro; Posizionare un cavo di terra sul lato del cavo di segnale chiave e questo cavo di terra dovrebbe essere il più vicino possibile al cavo di segnale. In questo modo, si forma un'area loop più piccola e si riduce la sensibilità della radiazione in modo differenziale alle interferenze esterne. Quando un cavo di massa viene aggiunto accanto al cavo di segnale, si forma un loop con l'area più piccola e la corrente del segnale prenderà sicuramente questo loop invece di altri fili di terra.

3) Se è un circuito stampato a doppio strato, è possibile posare un cavo di terra lungo il cavo di segnale dall'altro lato del circuito stampato, immediatamente sotto il cavo di segnale e il primo cavo dovrebbe essere il più largo possibile. L'area del loop formata in questo modo è uguale allo spessore del circuito stampato moltiplicato per la lunghezza della linea del segnale.

Laminati a due e quattro strati

1. SIGGND(PWR)－PWR (GND)－SIG;

2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND;

Per i due disegni laminati di cui sopra, il problema potenziale è per lo spessore tradizionale del bordo da 1,6 mm (62mil). La spaziatura dello strato diventerà molto grande, che non è solo sfavorevole per controllare l'impedenza, l'accoppiamento tra strati e la schermatura; in particolare, la grande distanza tra i piani di terra di potenza riduce la capacità della scheda e non favorisce il filtraggio del rumore.

Per il primo schema, di solito viene applicato alla situazione in cui ci sono più chip sul tabellone. Questo schema può ottenere prestazioni SI migliori, che non è molto buono per le prestazioni EMI. È controllato principalmente da cablaggio e altri dettagli. Attenzione principale: Lo strato di terra è posto sullo strato di collegamento dello strato di segnale con il segnale più denso, che è utile per assorbire e sopprimere la radiazione; aumentare l'area del consiglio per riflettere la regola 20H.

Per la seconda soluzione, di solito viene utilizzato dove la densità del chip sulla scheda è abbastanza bassa e c'è abbastanza area intorno al chip (posizionare lo strato di rame di potenza richiesto). In questo schema, lo strato esterno del PCB è strato di terra e i due strati centrali sono strati di segnale / potenza. L'alimentazione elettrica sullo strato del segnale è instradata con una linea ampia, che può rendere bassa l'impedenza del percorso della corrente dell'alimentazione elettrica e anche l'impedenza del percorso del microscatto del segnale è bassa e la radiazione del segnale dello strato interno può anche essere schermata dallo strato esterno. Dal punto di vista del controllo EMI, questa è la migliore struttura PCB a 4 strati disponibile.

Attenzione principale: la distanza tra i due strati centrali di segnale e gli strati di miscelazione di potenza dovrebbe essere ampliata e la direzione del cablaggio dovrebbe essere verticale per evitare crosstalk; l'area del bordo deve essere controllata in modo appropriato per rispecchiare la regola 20H; se l'impedenza di cablaggio deve essere controllata, la soluzione di cui sopra dovrebbe essere molto attenta a instradare i fili disposti sotto l'isola di rame per l'alimentazione elettrica e la messa a terra. Inoltre, il rame sull'alimentatore o sullo strato di terra dovrebbe essere interconnesso il più possibile per garantire la connettività DC e a bassa frequenza.

Laminato a tre strati

Per la progettazione con una maggiore densità del chip e una maggiore frequenza di clock, dovrebbe essere considerata la progettazione della scheda PCB a 6 strati e si raccomanda il metodo di impilamento:

1. SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG;

Per questa soluzione, questa soluzione di impilamento PCB può ottenere una migliore integrità del segnale, lo strato di segnale è adiacente allo strato di terra, lo strato di potenza e lo strato di terra sono accoppiati, l'impedenza di ogni strato di cablaggio può essere controllata meglio e le due formazioni possono assorbire bene le linee di campo magnetico. E quando l'alimentazione elettrica e lo strato di terra sono intatti, può fornire un percorso di ritorno migliore per ogni livello di segnale.