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La disposizione gerarchica del circuito stampato ha un rapporto considerevole con la frequenza del sistema e l'enorme cablaggio del sistema. A causa dell'enorme EMI e cablaggio, viene utilizzato cablaggio a 10 strati. Le regole EMI nel cablaggio da due a otto strati saranno descritte in dettaglio di seguito.
6.1 Disposizione gerarchica delle tavole a due strati
1) I circuiti stampati a due strati sono utilizzati principalmente nei circuiti a bassa velocità, con frequenze operative inferiori a 10KHZ o nei circuiti analogici, dove il livello di impilamento è relativamente piccolo e il costo è basso.
2) La Power Trace della scheda a due strati è cablata sullo stesso strato in un modello radiale, dall'alimentazione ad ogni componente, riducendo la lunghezza di tutte le tracce.
3) La distribuzione grid-like di Potenza e GND nella scheda a due strati (distribuita in TOP e BOTTOM), perché il rumore di potenza andrà nella direzione di bassa impedenza. Cercare la direzione di bassa impedenza dalla fonte della fonte di alimentazione e tornare al rumore. La sorgente forma un loop. La distribuzione a griglia, anche se tutti i POWER e GND sono collegati parallelamente, questo può ridurre al minimo il ciclo di rumore da commutazione ad alta frequenza e quindi non influenzerà altri circuiti e segnali di controllo.
4) Un altro metodo di cablaggio per la scheda a due strati è quello di utilizzare uno strato di POWER e segnale e GND sull'altro strato, che può essere utilizzato quando il cablaggio non è denso.
2 Disposizione gerarchica di tavole a quattro strati
Disposizione gerarchica generalmente adottata: TOP e BOTTOM sono livelli di segnale, layer 2 è GND e layer 3 è POWER. La distribuzione del secondo e terzo piano dipende dalla situazione specifica. Quale strato dovrebbe avere più cablaggio e lo strato adiacente deve essere considerato come lo strato di terra.
Le schede a quattro strati sono utilizzate nelle linee a media e bassa velocità (sotto i 75M), perché ci sarà molto rumore sullo strato POWER. Pertanto, non è buono come lo strato GND come piano di riferimento.
Se lo strato superiore della scheda a quattro strati va con un segnale ad alta velocità superiore a 66MHZ, la radiazione ad alta frequenza si irradia verso l'ambiente circostante e GND deve essere posizionato sull'organizzazione o sullo strato superiore per eliminare la radiazione.
Se il guscio è un guscio metallico, le linee di segnale ad alta velocità e le linee di orologio dovrebbero essere posizionate su uno strato vicino al piano del guscio. È meglio instradare il filo di terra intorno alla linea dell'orologio con una larghezza da 1 a 2 volte l'orologio. È largo quanto la linea dell'orologio. Se la linea è troppo lunga, un foro di terra dovrebbe essere perforato ad una distanza di circa 1000 mil per migliorare il collegamento tra la linea di terra lunga e il terreno e garantire un buon effetto schermante.
TEORIA IMMAGINI:
Se un conduttore con corrente è parallelo e adiacente a un piano metallico, una corrente di immagine con la stessa magnitudine e direzione opposta della corrente del conduttore sarà indotta sul piano metallico per contrastare il campo di radiazione causato dalla corrente del conduttore. Se è perpendicolare a un piano metallico adiacente, la corrente dell'immagine è uguale in magnitudine e nella stessa direzione. Quindi seguire la TEORIA IMMAGINI, se la frequenza del segnale è molto alta. È meglio completare il cablaggio sullo stesso strato.
3 Disposizione gerarchica di tavole a sei strati
Metodo 1: Lo strato di segnale 1 è il metodo di cablaggio più sicuro
Livello 1: Livello di segnale 1.
Il secondo strato: la corteccia del suolo.
Livello 3: Livello di segnale 2.
Livello 4: Livello di segnale 3.
Livello 5: Livello di potenza.
Livello 6: Livello di segnale 4.
Gli strati di segnale 2, 3 e 4 hanno margini di rumore scarsi perché la quantità di campo magnetico POWER PLAN si sposterà attraverso gli strati di segnale 2, 3 a GND PLANE. POWER e GND PLANE non sono adiacenti, con conseguente aumento dell'impedenza. I livelli di segnale 3 e 4 FLUX CANCELLATION sono scarsi, i livelli di segnale 2 e 3 hanno preoccupazioni su CROSSTALK.
Poiché il rumore selezionerà automaticamente il loop con la più bassa impedenza, le linee di segnale e le linee di clock con alta frequenza e forte radiazione dovrebbero essere il più vicino possibile allo strato GND.
Poiché lo strato di potenza ha divisioni diverse come 3V, 5V, 12V, lo strato di potenza è un piano metallico rotto, motivo per cui non è buono come GND come un piano di riferimento. Pertanto, il cablaggio di CLK, SIGNAL e CRYSTAL dovrebbe essere vicino allo strato GND, che è il primo strato.
Dal momento che il rumore di POWER si stringa allo strato GND e poi fluirà indietro allo strato POWER, il rumore oscillerà avanti e indietro tra i due strati. La risonanza è causata da POWER e GND, generalmente tra 30-230MHZ, e POWER e GND dovrebbero essere elaborati. Eliminare questa banda di frequenza. Il metodo è principalmente quello di eliminare la sorgente di rumore e migliorare la forma d'onda del segnale; aggiungere un condensatore (collegato tra POWER e GND) vicino al segnale ad alta frequenza per filtrare il rumore dal condensatore.
Secondo modo:
Livello 1: Livello di segnale 1.
Livello 2: Livello di segnale 2.
Il terzo strato: la corteccia terrestre.
Livello 4: Livello di potenza.
Livello 5: Livello di segnale 3.
Livello 6: Livello di segnale 4.
Il livello di segnale 2 è adiacente al livello GND e ha una buona CANCELLAZIONE FLUX dovuta al teorema dell'immagine.
Gli strati POWER e GND sono adiacenti per ridurre l'impedenza dello strato POWER.
I livelli di segnale 1, 3 e 4 hanno scarsa CANNCELLAZIONE FLUX, e ci sono preoccupazioni circa CROSSTALK.
Se il piano POWER ha un buon piano di riferimento, si dovrebbe scegliere il metodo 1, perché POWER GND è un buon piano di riferimento e ci sono molti strati di linee ad alta velocità. Se il livello POWER è rotto, si dovrebbe scegliere il metodo 2. Allo stesso tempo, il secondo metodo può essere risolto utilizzando il rame GND del panno sullo strato di segnale 1 e 4 strati.
Metodo tre: (migliore metodo di impilamento)
Livello 1: Livello di segnale 1.
Il secondo strato: la corteccia del suolo.
Livello 3: Livello di segnale 2.
Livello 4: Livello di potenza.
Livello 5: Livello di segnale 3.
Livello 6: Livello di segnale 4.
I livelli di segnale 1 e 2 sono adiacenti al livello GND e hanno una buona CANCELLAZIONE FLUX.
Per evitare l'influenza del rumore di potenza dello strato di segnale, la distanza media dovrebbe essere aumentata tra lo strato di potenza e lo strato di segnale 2, che può ridurre l'interferenza inter-strato.
Riassunto: Per i segnali ad alta velocità, è meglio perforare solo fori negli strati superiori e bassi ed è meglio passare solo attraverso uno strato nel mezzo. I livelli esistenti sono distribuiti come segue:
Livello 1: Livello di segnale 1.
Il secondo strato: la corteccia del suolo.
Livello 3: Livello di potenza.
Livello 4: Livello di segnale 2.
Il quinto strato: la corteccia terrestre.
Livello 6: Livello di segnale 3.
Nota: Lo strato di segnale e lo strato di POWER dovrebbero essere più piccoli dello strato GND di oltre 20H (H è la spaziatura dello strato di POWER GND), che può ridurre il 70% della radiazione del bordo della scheda. Per i nostri prodotti attuali, suggerisco che lo strato di segnale e lo strato di POWER dovrebbero essere più di 3 mm più piccoli dello strato GND.
4 La migliore disposizione della tavola a otto strati
Livello 1: Livello di segnale 1.
Il secondo strato: la corteccia del suolo.
Livello 3: Livello di segnale 2.
Il quarto strato: la corteccia terrestre.
Livello 5: Livello di potenza.
Livello 6: Livello di segnale 3.
Il settimo strato: la corteccia terrestre.
Livello 8: Livello di segnale 4.
Ci sono due modi: G2P7 e G3P6.
Svantaggi: aumenta l'impedenza POWER, che può distribuire più livelli di segnale ad alta velocità, che causerà crosstalk tra strati di segnale adiacenti.
5 Determinare il numero di strati PCB prima del routing
Il numero di strati di cablaggio deve essere determinato all'inizio della progettazione. Se la progettazione richiede l'uso di componenti BGA (Ball Grid Array), deve essere considerato il numero minimo di strati di cablaggio necessari per il cablaggio di questi dispositivi. Il numero di strati di cablaggio e il metodo di stack-up influenzeranno direttamente il cablaggio e l'impedenza delle linee stampate. La dimensione della scheda aiuta a determinare il metodo di impilamento e la larghezza della linea stampata per ottenere l'effetto di progettazione desiderato.
Per molti anni, la gente ha sempre creduto che più basso è il numero di strati del circuito stampato, più basso è il costo, ma ci sono molti altri fattori che influenzano il costo di produzione del circuito stampato. Negli ultimi anni, la differenza di costo tra schede multistrato è stata notevolmente ridotta. È meglio utilizzare più strati di circuito e distribuire uniformemente il rame all'inizio della progettazione, in modo da evitare di scoprire che un piccolo numero di segnali non soddisfa le regole definite e i requisiti di spazio fino alla fine della progettazione, in modo che nuovi strati sono costretti ad essere aggiunti. Un'attenta pianificazione prima di progettare ridurrà molti problemi nel cablaggio.
Quanto sopra è un'introduzione alla disposizione dello strato della progettazione PCB. Ipcb è fornito anche ai produttori di PCB e alla tecnologia di produzione PCB.
