Teknik PCB - Projek kabel teknologi elektromagnetik PCB

Papan sirkuit dicetak adalah bahagian sokongan komponen sirkuit dan peranti dalam produk elektronik. Ia menyediakan sambungan elektrik antara komponen sirkuit dan peranti dan adalah komponen paling asas pelbagai peranti elektronik. Pada masa ini, sirkuit integrasi skala besar dan sangat besar telah digunakan secara luas dalam peralatan elektronik, dan densiti pemasangan komponen pada papan sirkuit cetak meningkat, dan kelajuan penghantaran isyarat semakin cepat dan lebih cepat. Masalah EMC disebabkan oleh ini juga semakin terungkap. Papan sirkuit dicetak dibahagi ke papan satu sisi (papan lapisan tunggal), papan ganda (papan lapisan ganda) dan papan berbilang lapisan. Papan tunggal dan dua biasanya digunakan untuk wayar padat rendah dan tengah dan sirkuit integrasi rendah, sementara papan PCB berbilang lapisan menggunakan wayar padat tinggi dan sirkuit integrasi tinggi. Papan tunggal dan dua kali tidak sesuai untuk sirkuit kelajuan tinggi, dan wayar tunggal dan dua sisi tidak dapat memenuhi keperluan sirkuit prestasi tinggi. Pembangunan teknologi kabel berbilang lapisan memberikan kemungkinan untuk menyelesaikan masalah di atas, dan aplikasinya semakin luas.

Ciri-ciri kabel berbilang lapisan.

Papan sirkuit terdiri dari bahan dielektrik organik dan tidak organik dan mempunyai struktur berbilang lapisan. Lapisan telah disambungkan oleh vias. Melalui penutup atau mengisi bahan logam boleh menyadari kondukti isyarat elektrik antara lapisan. Kerana ciri-ciri berikut, kawat berbilang lapisan telah digunakan secara luas:

Lapisan bekalan kuasa dan lapisan wayar tanah disediakan dalam papan berbilang lapisan. Lapisan kuasa boleh digunakan sebagai sumber bunyi untuk mengurangi gangguan; pada masa yang sama, lapisan kuasa boleh menyediakan loop untuk semua isyarat sistem untuk menghapuskan gangguan sambungan impedance umum. Kurangkan penghalang garis bekalan kuasa dalam sistem bekalan kuasa, dengan itu mengurangkan gangguan penghalang umum.

(2) Papan berbilang lapisan menggunakan lapisan tanah istimewa, dan semua garis isyarat mempunyai wayar tanah istimewa. Karakteristik garis isyarat: impedance yang stabil, persamaan yang baik, mengurangkan penyelesaian bentuk gelombang disebabkan oleh refleksi; menggunakan lapisan tanah istimewa, meningkatkan kapasitas yang disebarkan antara garis isyarat dan garis tanah, dan mengurangkan salib bercakap.

Ketiga, desain laminasi papan sirkuit cetak.

Peraturan kabel papan PCB.

Analisis kompatibilitas elektromagnetik papan pelbagai lapisan boleh dilakukan menurut undang-undang Kirchhoff dan undang-undang Faraday. Menurut undang-undang Kirchhoff, mana-mana isyarat transmisi domain masa dari sumber isyarat ke muatan mesti mempunyai laluan impedance tertinggi.

PCB dengan papan berbilang-lapisan biasanya digunakan dalam sistem kelajuan tinggi dan prestasi tinggi, di mana papan berbilang-lapisan boleh digunakan untuk kuasa arus langsung (DC) atau pesawat rujukan tanah. Oleh kerana terdapat lapisan yang cukup sebagai lapisan kuasa atau tanah, pesawat ini biasanya tidak dibahagikan ke lapisan kuat, jadi tidak perlu meletakkan tekanan DC berbeza dalam lapisan yang sama. Lapisan ini akan berkhidmat sebagai gelung semasa kembali ke isyarat pada garis penghantaran sebelah. Membina loop semasa yang tidak berpakaian rendah adalah tujuan utama bagi jenis lapisan planar ini EMC.

Lapisan isyarat dikedarkan diantara lapisan fizikal aras rujukan, dan ia boleh menjadi garis garis simetrik atau garis garis asinmetrik. Struktur dan bentangan papan berbilang lapisan diterangkan dengan papan 12 lapisan sebagai contoh. Struktur hierarkinya adalah T-P-S-P-S-P-B, di mana T adalah lapisan tertinggi, P adalah lapisan rujukan, S adalah lapisan isyarat, dan B adalah lapisan tertinggi. Dari atas ke bawah, ada 1 lapisan, 2 lapisan, ..., 12 lapisan. Sebagai pads atas dan bawah komponen, isyarat tidak boleh dihantar pada jarak panjang antara atas dan bawah, yang boleh mengurangkan radiasi langsung jejak. Garis isyarat yang tidak serasi sepatutnya diasingkan satu sama lain, tujuannya adalah untuk menghindari gangguan sambungan antara satu sama lain. Frekuensi tinggi dan frekuensi rendah, garis semasa tinggi dan semasa kecil, garis isyarat digital dan analog tidak serasi. Komponen yang tidak serasi sepatutnya ditempatkan dalam kedudukan yang berbeza pada papan cetak untuk bentangan komponen, dan perhatian sepatutnya diberikan kepada mengisolasi garis isyarat apabila mengatur mereka. Tiga isu yang perlu diperhatikan dalam rancangan:

Keputuskan lapisan rujukan mana akan mengandungi kawasan kuasa berbilang untuk voltas DC berbeza. Anggap bahawa lapisan ke-11 mempunyai voltaj DC berbilang, perancang mesti menjaga isyarat kelajuan tinggi sejauh yang mungkin dari lapisan ke-10 dan lapisan bawah, kerana arus loop tidak boleh melewati lapisan rujukan di atas lapisan ke-10, dan kondensator jahitan perlu digunakan; ketiga, lapisan kelima, ketujuh dan sembilan adalah lapisan isyarat untuk isyarat kelajuan tinggi. Penghalaan isyarat kunci patut diatur dalam satu arah sebanyak mungkin, sehingga bilangan saluran penghalaan yang mungkin boleh ditentukan pada lapisan optimasi. Jejak isyarat antara lapisan sepatutnya bertentangan satu sama lain, yang boleh mengurangkan gangguan sambungan antara medan elektrik dan medan magnet. Lapisan ketiga dan ketujuh boleh ditetapkan dengan kawat "timur-barat", dan lapisan kelima dan sembilan boleh ditetapkan dengan kawat "selatan-utara". Lapisan apa yang patut berdasarkan arah ia mencapai destinasi

(2) Perubahan dalam bilangan lapisan semasa laluan isyarat kelajuan tinggi dan lapisan mana digunakan dalam laluan independen untuk memastikan bahawa semasa kembali mengalir dari pesawat rujukan ke pesawat rujukan baru yang diperlukan. Ini untuk mengurangkan kawasan gelung isyarat dan mengurangkan radiasi semasa mod-berbeza gelung dan radiasi semasa mod-biasa. Intensiti radiasi loop adalah proporsional dengan kawasan loop. Sebenarnya, rancangan terbaik tidak perlu mengubah permukaan rujukan, hanya satu sisi permukaan rujukan perlu diubah, dan hanya perlu diubah kembali ke sisi lain. Contohnya, kombinasi lapisan isyarat boleh digunakan sebagai pasangan lapisan isyarat: nombor 3, 5, 7, 7, dan 9, sehingga kombinasi kabel boleh membentuk dalam arah timur-barat dan utara-selatan. Tetapi kombinasi lapisan ketiga dan sembilan tidak boleh digunakan kerana ia memerlukan arus kembali untuk mengalir dari lapisan keempat ke lapisan lapis. Walaupun kondensator pemisahan boleh ditempatkan dekat melalui, ia akan kehilangan fungsinya pada frekuensi tinggi kerana kehadiran pemimpin dan melalui induktan. Namun, jejak tersebut akan meningkatkan kawasan loop isyarat, dan mengurangkan radiasi semasa secara tidak baik.

(3) Pilih tekanan DC lapisan rujukan. Dalam kes ini, disebabkan kelajuan pemprosesan isyarat dalaman yang lebih cepat bagi pemproses, banyak bunyi dihasilkan pada pin rujukan kuasa/tanah. Oleh itu, penting untuk menggunakan kondensator penyahpautan apabila menyediakan tegangan DC yang sama kepada pemproses dan menggunakan kondensator penyahpautan secara efisien yang mungkin. Cara terbaik untuk mengurangkan induktan komponen ini adalah untuk menyambungkan jejak yang pendek yang mungkin, sebanyak mungkin, dan botol yang pendek yang mungkin dan terlalu tebal.

Apabila lapisan kedua ditugaskan sebagai "tanah" dan lapisan keempat ditugaskan sebagai bekalan kuasa pemproses, semakin jauh melalui jarak, semakin pendek lapisan atas pemproses dan kondensator penyahpautan sepatutnya. Tiada semasa penting dalam ruang yang mengembangkan ke bawah papan, dan tiada fungsi antena apabila sirkuit pendek. Konfigurasi rujukan bagi bentangan desain kaskading disenaraikan dalam Jadual 1.

Peraturan 20-H, peraturan 3-W.

Terdapat dua prinsip asas untuk menentukan jarak antara lapisan bekalan kuasa kapasitor papan berbilang lapisan dan tepi papan dalam desain kapasitor papan PCB berbilang lapisan, dan untuk menyelesaikan jarak antara garis cetak: kaedah 20-H dan kaedah 3-W.

Prinsip 20-H: Semasa RF biasanya wujud di tepi pesawat kuasa. Ini kerana sambungan antara aliran magnetik. Apabila logik digital kelajuan tinggi dan isyarat jam digunakan, arus RF dipasang satu sama lain, seperti yang dipaparkan dalam Figur 1. Untuk mengurangi kesan ini, saiz fizikal pesawat kuasa sepatutnya sekurang-kurangnya 20H lebih kecil daripada saiz fizikal yang terdekat kepada pesawat tanah (H ialah jarak antara pesawat kuasa dan pesawat tanah). Kesan pinggir pesawat kuasa biasanya berlaku pada kira-kira 10H, dan pada 20H, kira-kira 10% aliran magnetik diblokir, jika and a mahu mencapai 98% aliran magnetik, nilai sempadan 100% diperlukan, seperti yang dipaparkan dalam Figur 1. Peraturan 20-H menentukan jarak fizikal antara pesawat kuasa dan pesawat tanah terdekat termasuk tebal lapisan isolasi laminat, pra-mengisi dan mengisolasi. Penggunaan 20-H boleh meningkatkan frekuensi resonan PCB.

Peraturan 3-W: Bila jarak diantara dua garis dicetak PCB kecil, percakapan salib elektromagnetik akan dijana, yang akan mempengaruhi operasi normal sirkuit berkaitan. Untuk mengelakkan gangguan ini, jarak diantara garis cetak seharusnya tidak kurang dari 3 kali, iaitu tidak kurang dari 3W (W adalah lebar garis cetak). Lebar baris dicetak berkaitan dengan keperluan penghalang baris. Terlalu luas mempengaruhi ketepatan kawat, terlalu sempit mempengaruhi integriti isyarat, dan terlalu sempit mempengaruhi kekuatan terminal penghantaran. Objek aplikasi asas prinsip 3-W ialah sirkuit jam, pasangan berbeza dan kabel port I/O. Prinsip "3-W" hanya menunjukkan sempadan aliran elektromagnetik di mana tenaga salib mengurangi dengan 70%. Jika keperluan yang lebih tinggi diperlukan, contohnya, sempadan aliran elektromagnetik di mana penindasan tenaga bercakap salib dijamin untuk dipermalukan oleh 98% mesti 10.