Teknik PCB - Kaedah desain papan sirkuit dicetak berbilang lapisan

Sebelum merancang papan sirkuit dicetak berbilang lapisan, perancang perlu pertama menentukan keperluan kompatibilitas elektromagnetik (EMC), mengikut saiz papan sirkuit, saiz papan sirkuit, saiz papan sirkuit, dan saiz papan sirkuit. Untuk menentukan struktur papan sirkuit yang digunakan, iaitu, untuk memutuskan sama ada menggunakan papan sirkuit 4 lapisan, 6 lapisan, atau lebih lapisan. Selepas menentukan bilangan lapisan yang diperlukan, menentukan di mana untuk meletakkan lapisan elektrik dalaman dan bagaimana untuk mengedarkan isyarat berbeza pada lapisan ini. Ini adalah pilihan struktur pemasangan PCB berbilang lapisan. Struktur laminat adalah faktor penting yang mempengaruhi prestasi EMC papan PCB. Satu cara penting untuk menekan gangguan elektromagnetik Bahagian ini akan memperkenalkan kandungan berkaitan struktur pengumpulan papan PCB berbilang lapisan.

1. Pemilihan lapisan dan prinsip superposisi

Terdapat banyak faktor untuk dipertimbangkan bila menentukan struktur tumpukan PCB berbilang lapisan. Dalam bentuk kabel, semakin banyak lapisan, semakin baik untuk kabel, tetapi semakin banyak lapisan, semakin baik untuk kabel. Bagi penghasil, sama ada struktur laminasi simetrik atau tidak adalah fokus perhatian bila memproduksi papan PCB. Sama ada struktur laminasi simetrik atau tidak adalah kos dan kesukaran papan, yang juga akan meningkatkan simetri struktur laminasi. Oleh itu, pemilihan bilangan lapisan perlu mempertimbangkan berbagai aspek. perlu mencapai keseimbangan. Untuk perancang yang mengalami pengalaman, selepas menyelesaikan prabentangan komponen, analisis kunci akan dilakukan pada pengendalian botol PCB. Selepas menyelesaikan prabentangan komponen, alat menganalisis ketepatan kawat papan sirkuit; kemudian mengintegrasikan garis isyarat dengan keperluan kawat istimewa seperti garis berbeza, garis isyarat sensitif dengan keperluan kawat istimewa, seperti garis berbeza dan alat EDA lain untuk menganalisis papan sirkuit. Bilangan dan jenis garis isyarat dengan keperluan ketepatan kawat istimewa, seperti garis perbezaan, garis isyarat sensitif, dll., menentukan bilangan lapisan lapisan isyarat, dan kemudian menentukan bilangan lapisan lapisan isyarat mengikut jenis bekalan kuasa; menurut jenis bekalan kuasa, perlukan pengasingan dan gangguan perlahan untuk menentukan bilangan lapisan elektrik dalaman. Untuk menentukan bilangan lapisan bagi lapisan isyarat, bilangan lapisan elektrik dalaman ditentukan mengikut jenis bekalan kuasa, pengasingan dan keperluan anti-gangguan. Dengan cara ini, bilangan lapisan seluruh papan sirkuit pada dasarnya ditentukan. Selepas menentukan bilangan lapisan papan sirkuit, tugas berikutnya adalah untuk mengatur tertib tempatan sirkuit pada setiap lapisan. (1) Lapisan isyarat patut berada di sebelah lapisan elektrik dalaman (lapisan tanah bekalan kuasa dalaman), dan filem tembaga besar lapisan elektrik dalaman patut digunakan untuk menyediakan perisai untuk lapisan isyarat. (2) Lapisan bekalan kuasa dalaman dan lapisan tanah sepatutnya dipasang dengan ketat, iaitu, tebal medium antara lapisan bekalan kuasa dalaman dan lapisan tanah sepatutnya dibandingkan) Lapisan bekalan kuasa dalaman dan lapisan tanah sepatutnya dipasang dengan ketat, iaitu, nilai kecil, - untuk meningkatkan kapasitasi antara lapisan bekalan kuasa dan lapisan tanah dan meningkatkan frekuensi resonan. Nilai kecil meningkatkan kapasitasi antara pesawat kuasa dan pesawat tanah dan meningkatkan frekuensi resonan. (3) Lapisan penghantaran isyarat kelajuan tinggi dalam sirkuit patut menjadi lapisan antarabangsa isyarat dan sandwiched antara dua lapisan elektrik dalaman. Dengan cara ini, filem tembaga dari dua lapisan elektrik dalaman boleh menyediakan perisai elektromagnetik untuk transmisi isyarat kelajuan tinggi, dan pada masa yang sama, radiasi isyarat kelajuan tinggi boleh secara efektif terbatas antara dua lapisan elektrik dalaman, supaya tidak menyebabkan gangguan luaran. (4) Menghindari dua lapisan isyarat secara langsung bersebelahan satu sama lain. Crosstalk mudah diperkenalkan diantara lapisan isyarat bersebelahan, menghasilkan kegagalan sirkuit; menambah pesawat tanah diantara dua lapisan isyarat boleh mengelakkan percakapan salib secara efektif. (5) Lapisan elektrik dalam berdasar berbilang boleh mengurangi kekurangan tanah secara efektif; Contohnya, lapisan isyarat A dan lapisan isyarat B menggunakan pesawat tanah terpisah, yang boleh mengurangi gangguan mod umum secara efektif. (6) Mengingat simetri struktur lapisan.2. Struktur tumpuan biasaThe following is an example of a 4-layer board to illustrate how to optimize the arrangement and combination of various stacked structures: For commonly used 4-layer boards, there are the following stacking methods (from top to bottom):(1) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), POWER (Inner_2), Siganl_2 (Bottom). (2) Siganl_1 (Atas), POWER (Dalam_1), GND (Dalam_2), Siganl_2 (Bawah). (3) POWER (Atas), Siganl_1 (Dalam_1), GND (Dalam_2), Siganl_2 (Bawah).

Jelas sekali, pilihan 3 kekurangan sambungan efektif antara pesawat kuasa dan pesawat tanah dan tidak patut digunakan. Jadi bagaimana pilihan 1 dan pilihan 2 harus dipilih? Secara umum, desainer akan memilih pilihan 1 sebagai struktur papan 4 lapisan. Alasan bukan bahawa Pilihan 2 tidak boleh digunakan, tetapi bahawa papan PCB umum hanya meletakkan komponen pada lapisan atas, jadi lebih sesuai untuk menggunakan Pilihan 1. Bagaimanapun, apabila komponen perlu diletakkan pada lapisan atas dan bawah, dan tebal dielektrik antara lapisan bekalan kuasa dalaman dan lapisan tanah adalah besar dan sambungan adalah lemah, perlu mempertimbangkan lapisan mana mempunyai garis isyarat yang kurang. Untuk skema 1, terdapat lebih sedikit garis isyarat pada lapisan bawah, dan filem tembaga kawasan besar boleh digunakan untuk pasang dengan lapisan POWER; sebaliknya, jika komponen terutama diatur pada lapisan bawah, skema 2 patut digunakan untuk membuat papan. Selepas menyelesaikan analisis struktur laminasi papan 4 lapisan, berikut adalah contoh kaedah kombinasi papan 6 lapisan untuk memperlihatkan pengaturan dan kombinasi struktur laminasi papan 6 lapisan dan kaedah yang disukai:

(1) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), POWER (In). Skema 1 menggunakan 4 lapisan isyarat dan 2 lapisan kuasa dalaman/lapisan tanah, dan mempunyai lebih lapisan isyarat, yang menyebabkan kerja kabel antara komponen, tetapi cacat skema ini juga lebih jelas, yang muncul dalam dua aspek berikut:a. Kekuatan dan lapisan tanah jauh terpisah dan tidak sepakat sepenuhnya. Lapisan isyarat Siganl_2 (Inner_2) dan Siganl_3 (Inner_3) secara langsung bersebelahan satu sama lain, pengasingan isyarat tidak baik, dan percakapan salib cenderung berlaku

(2) Siganl_1 (Atas), Siganl_2 (Dalam_1), POWER (Dalam_2), GND (Dalam_3), Siganl_3 (Dalam).Dibandingkan dengan skema 1, skema 2 mempunyai sambungan yang cukup antara lapisan bekalan kuasa dan lapisan tanah, yang mempunyai keuntungan tertentu atas skema 1, tetapi Siganl_1 (Atas) dan Siganl_2 (Dalam_1) dan Siganl_3 (Dalam_4) dan Siganl_4 (Bawah) lapisan isyarat secara langsung, pengasingan isyarat tidak baik, Dan masalah percakapan yang mudah belum diselesaikan. Berbanding dengan skema 1 dan skema 2, skema 3 mengurangkan satu lapisan isyarat dan menambah lapisan elektrik dalaman. Walaupun lapisan yang tersedia untuk kabel dikurangi, skema ini memecahkan kesalahan umum skema 1 dan skema 2:a. Lapisan kuasa dan tanah tersambung dengan ketat.b. Setiap lapisan isyarat adalah langsung bersebelahan dengan lapisan elektrik dalaman, yang secara efektif dipisahkan dari lapisan isyarat lain, dan tidak cenderung untuk saling bercakap. Melalui analisis dua contoh di atas, saya percaya bahawa pembaca mempunyai pemahaman tertentu tentang struktur kaskading, tetapi dalam beberapa kes, skema tertentu tidak boleh memenuhi semua keperluan, yang memerlukan pertimbangan keutamaan dari berbagai prinsip desain. Malangnya, kerana rancangan lapisan papan sirkuit terkait dengan ciri-ciri sirkuit sebenar, prestasi anti-gangguan dan fokus rancangan sirkuit berbeza berbeza, jadi sebenarnya, prinsip-prinsip ini tidak mempunyai keutamaan tertentu untuk rujukan. Tetapi ia pasti bahawa prinsip desain 2 (lapisan bekalan kuasa dalaman dan lapisan tanah seharusnya dipasang dengan ketat prinsip desain (lapisan bekalan kuasa dalaman dan lapisan tanah seharusnya dipasang dengan ketat jika isyarat kelajuan tinggi perlu dihantar dalam sirkuit, bersama-sama) perlu dipenuhi terlebih dahulu dalam desain. Selain itu, jika litar perlu menghantar isyarat kelajuan tinggi, maka prinsip desain 3 (yang tinggi dalam litar perlu puas pertama dalam desain, jika papan litar cetak perlu menghantar isyarat kelajuan tinggi (lapisan penghantaran isyarat kelajuan tinggi sepatutnya adalah lapisan tengah isyarat, dan sandwiched antara dua lapisan elektrik dalaman) mesti puas. Lapisan penghantaran isyarat sepatutnya adalah lapisan antaramuka isyarat dan sandwiched antara dua lapisan elektrik dalaman) mesti puas.