PCB Tecnico - Metodo di progettazione dei circuiti stampati multistrato

Prima di progettare un circuito stampato multistrato, il progettista deve prima determinare i requisiti di compatibilità elettromagnetica (EMC), in base alla dimensione del circuito stampato, alla dimensione del circuito stampato, alla dimensione del circuito stampato e alla dimensione del circuito stampato. Per determinare la struttura del circuito stampato utilizzata, cioè decidere se utilizzare un circuito stampato a 4 strati, a 6 strati o più strati. Dopo aver determinato il numero di strati richiesti, determinare dove posizionare gli strati elettrici interni e come distribuire i diversi segnali su questi strati. Questa è la scelta della struttura stack-up PCB multistrato. La struttura laminata è un fattore importante che influisce sulle prestazioni EMC della scheda PCB. Un mezzo importante per sopprimere le interferenze elettromagnetiche Questa sezione introdurrà il contenuto relativo della struttura di stack-up della scheda PCB multistrato.

1. La selezione degli strati e il principio della sovrapposizione

Ci sono molti fattori da considerare quando si determina la struttura stack-up di un PCB multistrato. In termini di cablaggio, più strati, meglio per il cablaggio, ma più strati, meglio per il cablaggio. Per i produttori, se la struttura laminata è simmetrica o meno è al centro dell'attenzione quando si producono schede PCB. Se la struttura laminata è simmetrica o meno è il costo e la difficoltà del bordo, che aumenterà anche la simmetria della struttura laminata. Pertanto, la selezione del numero di strati deve considerare vari aspetti. deve raggiungere un equilibrio. Per i progettisti esperti, dopo aver completato il pre-layout dei componenti, l'analisi chiave sarà effettuata sul collo di bottiglia di routing del PCB. Dopo aver completato il pre-layout dei componenti, lo strumento analizza la densità di cablaggio del circuito stampato; integra poi le linee di segnale con requisiti di cablaggio speciali come linee differenziali, linee di segnale sensibili con requisiti di cablaggio speciali, come linee differenziali e altri strumenti EDA per analizzare il circuito stampato. Il numero e il tipo di linee di segnale con requisiti speciali di densità di cablaggio, quali linee differenziali, linee di segnale sensibili, ecc., determinano il numero di strati di strati di segnale e quindi determinano il numero di strati di strati di segnale in base al tipo di alimentazione elettrica; a seconda del tipo di alimentazione elettrica, requisiti di isolamento e interferenza di resistenza per determinare il numero di strati elettrici interni. Per determinare il numero di strati dello strato di segnale, il numero di strati elettrici interni è determinato in base al tipo di alimentazione, isolamento e requisiti anti-interferenza. In questo modo, il numero di strati dell'intero circuito è fondamentalmente determinato. Dopo aver determinato il numero di strati del circuito stampato, il lavoro successivo è quello di organizzare ragionevolmente l'ordine di posizionamento dei circuiti su ogni strato. (1) Lo strato del segnale dovrebbe essere adiacente a uno strato elettrico interno (strato di terra interno dell'alimentazione elettrica) e il grande film di rame dello strato elettrico interno dovrebbe essere utilizzato per fornire schermatura per lo strato del segnale. (2) Lo strato interno dell'alimentazione elettrica e lo strato di terra dovrebbero essere strettamente accoppiati, cioè lo spessore del mezzo tra lo strato interno dell'alimentazione elettrica e lo strato di terra dovrebbe essere confrontato) Lo strato interno dell'alimentazione elettrica e lo strato di terra dovrebbero essere strettamente accoppiati, cioè, un piccolo valore, per aumentare la capacità tra lo strato di alimentazione elettrica e lo strato di terra e aumentare la frequenza di risonanza. Un piccolo valore aumenta la capacità tra il piano di potenza e il piano di terra e aumenta la frequenza di risonanza. (3) Lo strato di trasmissione del segnale ad alta velocità nel circuito dovrebbe essere uno strato intermedio del segnale e infilato tra due strati elettrici interni. In questo modo, i film di rame dei due strati elettrici interni possono fornire schermatura elettromagnetica per la trasmissione del segnale ad alta velocità e, allo stesso tempo, la radiazione del segnale ad alta velocità può essere efficacemente limitata tra i due strati elettrici interni, in modo da non causare interferenze esterne. (4) Evitare due strati di segnale direttamente adiacenti l'uno all'altro. Crosstalk è facilmente introdotto tra gli strati di segnale adiacenti, con conseguente guasto del circuito; L'aggiunta di un piano di terra tra due strati di segnale può efficacemente evitare il crosstalk. (5) Gli strati elettrici interni a terra multipli possono ridurre efficacemente l'impedenza di terra; Ad esempio, lo strato di segnale A e lo strato di segnale B utilizzano piani di terra separati, che possono ridurre efficacemente le interferenze in modalità comune. (6) Tenendo conto della simmetria della struttura dello strato.2. Struttura impilata comunemente usata Il seguente è un esempio di scheda a 4 strati per illustrare come ottimizzare la disposizione e la combinazione di varie strutture impilate: Per schede a 4 strati comunemente usate, ci sono i seguenti metodi di impilamento (dall'alto al basso): (1) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), POWER (Inner_2), Siganl_2 (Bottom). (2) Siganl_1 (Top), POWER (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Bottom). (3) POWER (Top), Siganl_1 (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Bottom).

Ovviamente, l'opzione 3 manca di un efficace accoppiamento tra il piano di potenza e il piano di terra e non dovrebbe essere utilizzata. Come scegliere quindi l'opzione 1 e l'opzione 2? In generale, i progettisti sceglieranno l'opzione 1 come struttura della scheda a 4 strati. Il motivo non è che l'opzione 2 non può essere utilizzata, ma che la scheda PCB generale posiziona solo i componenti sullo strato superiore, quindi è più appropriato utilizzare l'opzione 1. Tuttavia, quando i componenti devono essere posizionati sia sugli strati superiori che inferiori e lo spessore dielettrico tra lo strato interno di alimentazione e lo strato di terra è grande e l'accoppiamento è povero, è necessario considerare quale strato ha meno linee di segnale. Per lo schema 1, ci sono meno linee di segnale sullo strato inferiore e una pellicola di rame di grande area può essere utilizzata per accoppiarsi con lo strato POWER; Al contrario, se i componenti sono disposti principalmente sullo strato inferiore, lo schema 2 dovrebbe essere utilizzato per fare la scheda. Dopo aver completato l'analisi della struttura laminata del bordo a 4 strati, il seguente è un esempio del metodo di combinazione del bordo a 6 strati per illustrare la disposizione e la combinazione della struttura laminata del bordo a 6 strati e il metodo preferito:

(1) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), POWER (In). Lo schema 1 utilizza 4 strati di strati di segnale e 2 strati di strati interni di potenza / terra e ha più strati di segnale, che è favorevole al lavoro di cablaggio tra i componenti, ma i difetti di questo schema sono anche più evidenti, che si manifestano nei seguenti due aspetti:a. Gli strati di potenza e terra sono lontani e non completamente accoppiati. Il livello di segnale Siganl_2 (Inner_2) e Siganl_3 (Inner_3) sono direttamente adiacenti l'uno all'altro, l'isolamento del segnale non è buono e il crosstalk è incline a verificarsi

(2) Siganl_1 (Top), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (In). Rispetto allo schema 1, lo schema 2 ha sufficiente accoppiamento tra strato di alimentazione e strato di terra, che presenta alcuni vantaggi rispetto allo schema 1, ma Siganl_1 (superiore) e Siganl_2 (interno_1) e Siganl_3 (interno_4) e Siganl_4 (inferiore) strati di segnale direttamente adiacenti, l'isolamento del segnale non è buono e il problema di facile crosstalk non è stato risolto. Rispetto allo schema 1 e allo schema 2, lo schema 3 riduce uno strato di segnale e aggiunge uno strato elettrico interno. Sebbene gli strati disponibili per il cablaggio siano ridotti, questo schema risolve i difetti comuni dello schema 1 e dello schema 2:a. Gli strati di potenza e terra sono strettamente accoppiati.b Ogni strato di segnale è direttamente adiacente allo strato elettrico interno, che è efficacemente isolato da altri strati di segnale e non è incline a crosstalk. Attraverso l'analisi dei due esempi di cui sopra, credo che i lettori abbiano una certa comprensione della struttura a cascata, ma in alcuni casi, un certo schema non può soddisfare tutti i requisiti, il che richiede la considerazione della priorità dei vari principi di progettazione. Purtroppo, poiché la progettazione dello strato del circuito stampato è strettamente correlata alle caratteristiche del circuito reale, le prestazioni anti-interferenza e la messa a fuoco di progettazione di diversi circuiti sono diversi, quindi in realtà, questi principi non hanno una priorità definita per riferimento. Ma è certo che il principio di progettazione 2 (lo strato interno di alimentazione e lo strato di terra dovrebbero essere strettamente accoppiati il principio di progettazione (lo strato interno di alimentazione e lo strato di terra dovrebbero essere strettamente accoppiati se i segnali ad alta velocità devono essere trasmessi nel circuito, insieme) deve essere soddisfatto prima nella progettazione., Inoltre, se il circuito deve trasmettere segnali ad alta velocità, allora il principio di progettazione 3 (l'alto nel circuito deve essere soddisfatto prima nella progettazione, se i circuiti stampati devono trasmettere segnali ad alta velocità (lo strato di trasmissione del segnale ad alta velocità dovrebbe essere lo strato centrale del segnale e inserito tra due tra gli strati elettrici interni) deve essere soddisfatto. Lo strato di trasmissione del segnale dovrebbe essere uno strato intermedio del segnale e inserito tra due strati elettrici interni) deve essere soddisfatto.