PCBニュース - PCBインピーダンスの制御方法と信号完全性解析ツールの使用

多くのPCBエンジニアは、しばしばコンピュータのマザーボードを描画し、非常にアレグロなどの優れたツールに堪能です。しかし、インピーダンスを制御する方法と信号の完全性解析のためのツールの使用方法を知らないのは残念だ。IBISモデルでは、実際のPCBマスターは信号の整合性の高い専門家ではなく、接続ラインにとどまるだけでなく、ビアを通して、ボードをレイアウトするのは簡単ですが、良いものを置くのはとても難しいと思います。

Small information
After determining the number of power, 地上と信号層, それらの相対的な配置は、すべてのPCBエンジニアが避けることができない話題です

層配置の一般原則

コンポーネント表層（第2のレイヤー）の最下段は、プレーン・プレーンのためのデバイス遮蔽レイヤーおよび基準面を提供するグランドプレーンである

すべての信号層は、接地面に可能な限り接近する

直接隣接する2つの信号層を避けるためにしてくださいs

主電源は、それに対応して可能な限り近い

積層構造の対称性を考慮に入れる.
マザーボードのレイヤーレイアウトのために, 既存のマザーボードが並列長距離配線を制御するのは困難である. For the board-level operating frequency above 50MHZ (refer to the situation below 50MHZ, appropriately relax it), it is recommended to arrange the principle:
The component surface and welding surface are a complete ground plane (shield);

隣接する並列配線層はない

すべての信号層は、接地面に可能な限り接近する

キー信号はグラウンドに隣接しており、パーティションを横切ることはない.
注意:特定の設定時 PCB層, 上記の原理は柔軟にマスターされるべきである. 上記の原則の理解に基づきます, シングルボードの実際の要件によると, などのキー配線層, 電源, 接地面分割, etc., 層の配置を決定する, ちょうどそれをコピーしないか、それを拾う.
The following is a specific discussion on the arrangement of the veneer layers:
*Four-layer board, 優先計画1, available plan 3
Scheme Number of power layers Number of ground layers Number of signal layers 1 2 3 4
1 1 1 2 S G P S
2 1 2 2 G S S P
3 1 1 2 S P G S
Scheme 1 The main selection layer setting scheme of the four-layer PCB of this scheme, コンポーネント面の下にグランドプレーンがある, そして、キー信号はなるべくなら頂部層に配置される層厚設定, the following suggestions are provided:
To meet the impedance control core board (GND to POWER) should not be too thick to reduce the distributed impedance of the power supply and ground plane; to ensure the decoupling effect of the power plane; in order to achieve a certain shielding effect, 一部の人々は、電源とグランドプレーンをトップに配置しようとする, 底層, それで, the solution 2:
In order to achieve the desired shielding effect, this solution has at least the following defects:
The power supply and ground are too far apart, and the power plane impedance is large
The power supply and ground plane are extremely incomplete due to the influence of component pads, etc.
The signal impedance is not continuous due to the incomplete reference plane
In fact, 多数の表面実装デバイスのために, この溶液の電源および接地は、デバイスが減衰しているとき、完全な基準面としてほとんど使用できない, そして、予想される遮蔽効果は、達成するのが難しいです溶液2の使用は制限される. 個々のボードで, スキーム2は最良層設定方式である.
The following is a use case of Option 2;
Case (special case): During the design process, 次の状況が発生しました。

全体のボードはパワープレーンを持たず、GNDとPGNDはそれぞれ1つのプレーンを占有する

Bは、ボード全体がワイヤに簡単ですが、インターフェイスフィルタボードとして、配線の放射線に注意する必要があります

C .ボードにはSMDコンポーネントが少なく、ほとんどがプラグインです。

analyze:
1. ボードにパワープレーンがないので, パワープレーンインピーダンス問題は存在しない

（2）SMD部品（片面レイアウト）の数が少ないため、表面層を平面層として内層を配線した場合、基準面の整合性は基本的に保証され、第2の層は銅で積層され、トップレベル配線基準面の少量を確保することができる

3. インターフェイスフィルタボードとして, PCB配線の放射線に注意しなければならない. 内層が有線ならば, 表面層はGND及びPGNDである, 配線はよく遮蔽される, and the radiation of the transmission line is controlled;
In view of the above reasons, このボードの層をレイアウトするとき, 我々はオプション2を採用することを決めた, すなわち、GND, S 1, S 2, とpGND. 表面層にはまだいくつかの短い跡があるので, そして、底層は、完全なグランドプレーンです, 表面配線の基準面を確保するために、配線層を銅で敷く. つのインターフェースフィルタボードの間で, 上記と同じ分析に基づいて, デザイナーはオプション2を採用することを決めた, また、古典的な層の設定です.
上記の特別な例を列挙することは、我々が層配置の原則を理解しなければならないと誰にでも言うことです, 機械的にコピーするのではなく.
スキーム3 :このスキームはscheme 1に似ています, そして、主要なコンポーネントが下側のレイアウトまたはキー信号の一番下の配線にある場合に適している一般に, this scheme is restricted;
*Six-layer board: preferred option 3, 利用可能なオプション1, 代替オプション2, 6層ボード用, オプション3が好ましい, 配線層S 2が好ましい, 続いてS 3とS 1. 第4層及び第5層上に主電源及びそのグランドを配置する. 層厚が設定されると, increase the spacing between S 2-P and reduce the spacing between P-G2 (correspondingly reduce the spacing between G1-S 2 layers), パワープレーンのインピーダンスを低減するために, reduce the impact of the power supply on S2;
When the cost requirements are high, 溶液1を使用することができる, 好ましくは、配線層S 1, S2, 続いてS 3, S 4.ソリューション1と比較, 解決策2は、電源および接地面が隣接して電源インピーダンスを減少させることを保証する, しかし、S 1, S2, 3, S 4はすべて露出します, only S2 has a better reference plane;

For the occasions where the local and small signal requirements are higher, オプション4はオプション3より適切です. 優れた配線層S 2を提供することができる.
*Eight-layer board: preferred plan 2, 3, available plan 1
In the case of a single power supply, 溶液2は溶液1に比べて隣接する配線層を減少させる, 対応するグランドに隣接する主電源を増加させる, そして、全ての信号層がグランドプレーンに隣接していることを保証する. コストは：配線層を犠牲にする；電源の場合、二重に, ソリューション3推奨. オプション3は、隣接する配線層30の利点を考慮に入れる, 対称積層構造, そして、隣接する主な電源, しかし、S 4キーキー配線を減らす必要がありますオプション4 :隣接する配線層はありません, 層構造電圧対称, しかし、パワープレーンインピーダンスは高い3 - 4, 適切に増加するべきである, and the layer spacing between 2-3 and 6-7 should be reduced;
Option 5: Compared with Option 4, それは、力と接地面が隣接していることを確実とします；しかし、S 2とS 3は隣接しています, and S4 uses P2 as the reference plane; there are fewer key wiring at the bottom and the lines between S2 and S3

The above is an introduction to the points that PCB engineers need to pay attention to. IPCBも提供されて PCBメーカー and PCB製造 テクノロジー.