PCBニュース - 高速PCBミラー層の設計について

アブストラクト 高速多層PCB, ミラー画像層は雑音制御に重要な役割を果たす. 良いイメージ層設計は浮遊インダクタンスに起因する雑音を減少させ、クロストークを制御する, 反射と電磁妨害. 本論文は、著者らの実際の設計と組み合わせたローカルグラウンドプレーンの応用に焦点を当てている, そして、デジタルアナログハイブリッド回路例を通じてミラー層を分割する方法と、実際に注意を要するいくつかの問題を与える.

現在の高速回路システムは、主に多層基板を使用し、多くの回路システムは複数の動作電源を有し、これはミラーリング層設計、特に複数のパワー（接地）層の間の関係を扱う方法に厳しい要求を課す。さらに、いくつかのシステムは、また、発振器によって生成されたRFエネルギーを抑制し、高出力パワーデバイスに対して良好な放熱を提供するために、デバイス層上の特別な銅プレーンを設計する必要がある。

1. The role of the mirror layer
The mirror layer is a layer of copper-clad plane (power layer, ground layer) adjacent to the signal layer inside the PCBボード, which mainly has the following functions:

Reduce return noise and electromagnetic interference (EM私). ミラー層は、信号リターン用の低インピーダンス経路を提供することができる, 特に配電系統に流れる大きな電流があるとき, the role of the mirror layer is more obvious
Show. 加えて, ミラー層の存在は、信号とリフローによって形成される閉ループの面積を減少させる, とEMIを減らす.
高速ディジタル回路における信号トレース間のクロストーク問題の制御. クロストークは、比Dによって決定される/H, Dは、干渉源と犠牲者の間の距離です, そして、Hはミラー層からの信号線の高さである. Hによって, 比率D/h制御可能, そして、信号線間のクロストークを制御することができる. 問題.
インピーダンス制御. プリント配線の特性インピーダンスは、ワイヤの幅及びミラー層からのワイヤの高さに関係する. ミラー層がない場合, インピーダンスを制御できないかもしれない, このように送電線に一致しない, 結果として生じる信号反射.
加えて, ミラー層は、ボードの外側に放射されるノイズを制御することもできる. もちろん, ミラーイメージ層だけがこれらの機能を達成するのに十分ではない. 目標を達成するためには厳しいデザインルールで補わなければならない. 私たちはこのように記述することができます：高速デジタル回路で, ミラー層は、ノイズを制御するために必要である, しかし、ミラー層だけで十分ではありません.

2. Inter-layer jump of signal return
In a 多層PCB, 各配線層は、ミラー層16に隣接していなければならない, そして、シグナルのリターン電流は、対応するミラー層に流れる. ソースから負荷までの信号線が配線層を通してルーティングされない場合, the usual approach is to first connect the signal line to a wiring layer (such as the x-axis), そして、信号線を別のものに接続するために、スルーホールを使用する. One layer (e.g. Y axis). Then, 信号線が1つの層から別の層へジャンプするとき, リターン電流は、1つの層から別の層へジャンプするためにラインに従うべきである. つの層が両方のグランド層であるならば, リターン電流は、デバイスの2つの層または接地ピンを接続するスルーホールを通して跳ね上がることができる.
パワープレーンと他方がグランドプレーンなら, これらの2つの層の間に戻るリターン電流の唯一の機会は、デカップリングコンデンサが配置されるところである. デカップリングコンデンサまたはスルーホールがトリップポイントの近くでグランドに接続しない場合, 戻り電流は、ジャンプを達成するために遠隔地に送らなければならない. 結果的に, 戻り電流は他の回路に結合される, クロストークと電磁干渉問題の原因.
したがって, PCBの設計, 層を接地ピンの近くにジャンプさせ、又は隣接するデバイスのキャパシタを切り離すように試みる. Jump) or bypass capacitor (jump between power layer and ground layer) to achieve the return current jump.

スリー. Segmentation of the mirror layer
When using a 多層PCB 構造, sometimes it is necessary to produce a certain width of copper-free area on the mirror layer () to separate a complete mirror layer into separate parts, ミラー層分割. ミラー層セグメンテーションは、一般に、ノイズが高感度回路に入るのを防ぎ、異なる基準電圧間の絶縁を防止するために使用される, デジタルノイズがアナログ部品に入るのを防ぐような, オーディオパーツ, I/Oエリア, 5 Vと3 Vのアイソレーション.3 Vの電源電圧. ミラー層分割の2つのタイプがある：完全なセグメンテーションと不完全なセグメンテーション. 完全なセグメンテーションは、分割されたパワー・レイヤーおよびグランド・レイヤーの間の完全な分離を意味する, そして、不完全なセグメンテーションは、「ブリッジ」によって、接続されるパワー・レイヤーおよびグランド層間の完全分離を意味する. . ミラー層の完全または不完全な分割は、これらの分離された平面間の信号接続があるかどうかに依存する.