Новости PCB - высокая скорость обработки PCB

With the continuous emergence of high-speed circuits, сложность панель PCB is getting higher and higher. во избежание помех от электрических факторов, Необходимо отделить сигнальный слой от слоя питания, Поэтому дизайн многослойный PCB is involved. при проектировании многослойных плит, иерархия особенно важна. A good stack design will greatly reduce the impact of EMI and crosstalk. В ходе обсуждения, we will specifically analyze how stack design affects the electrical performance of high-speed circuits.

один. Multilayer board and copper layer (Plane)
Compared with ordinary панель PCB при проектировании многослойных плит, Помимо добавления требуемого сигнального провода, the most important thing is to arrange independent power and ground layers (copper layers). в системе высокоскоростных цифровых схем, the advantages of using power and ground to replace the previous power and ground buses are mainly:
Provide a stable reference voltage for the conversion of digital signals.
Evenly apply power to each logic device at the same time
Effectively suppress crosstalk between signals
The reason is that the use of a large area of copper as the power supply and ground layer greatly reduces the resistance between the power supply and the ground, Таким образом, напряжение на слое питания очень равномерно и стабильно, Он может обеспечить, чтобы каждая сигнальная линия имела замкнутый пласт. одновременно, the characteristic impedance of the signal line is reduced, Это также очень полезно для эффективного сокращения масштабов соучастия. поэтому, проектирование высокоскоростных схем, it has been clearly stipulated that a 6-layer (or more) stacking solution must be used, such as Intel's requirements for PC133 memory module панель PCB. это в основном рассмотрение электрических характеристик многослойных пластин, as well as the suppression of electromagnetic radiation, даже способность противостоять физическому и механическому повреждению явно лучше, чем низкий уровень панель PCB.
если учесть стоимость, it is not that the more layers the more expensive the price, потому панель PCB is not only related to the number of layers, также связан с плотностью проводов на единицу площади. уменьшить количество этажей, пространственная проводка неизбежно уменьшится, thereby increasing the density of the traces, даже конструкционные требования должны быть снижены за счет уменьшения ширины линий и сокращения интервалов. как правило, увеличение издержек, обусловленное этими причинами, может превышать снижение издержек за счет сокращения стека. Плюс ухудшение электрических свойств, this approach is often counterproductive. поэтому, for designers, необходимо учитывать все аспекты.

two. The influence of the ground plane layer on the signal under high frequency
If we take the PCB microstrip wiring as a transmission line model, приемные пласты можно также рассматривать как часть линии передачи. здесь, the concept of "loop" can be used to replace the concept of "ground". заземленный медный слой фактически является сигналом пути возврата. подключение слоя питания к коллектору. In the case of AC, эквивалентность слоя питания и наземного слоя. Какая разница между низкочастотным током и высокочастотным током? Как показано на диаграмме ниже, we can see that at low frequency, ток возвращается по пути наименьшего сопротивления, while at high frequency, индуктивность тока по минимуму. возврат контура также путь наименьшего сопротивления, ток контура сосредоточен внизу линии сигнала.

высокая частота, при прямом расположении проводов на полу, Даже если цикл короче, the loop current must flow directly from the wiring layer under the originating signal path back to the signal source. минимальное сопротивление этого пути, that is, индуктивность. The smallest and largest capacitance. этот способ подавления электрического поля через большую ёмкостную связь называется самозащищенностью, подавляя магнитное поле через малое индуктивное соединение для поддержания низкой реактивности.
The following formula reflects the law that the current density on the return path under the signal line changes with various conditions:


A conclusion can be drawn from the formula: on the current loop, линия сигнализации приближения, the greater the current density. В таком случае, the area of the entire loop is the smallest, также минимальный индуктивность. одновременно, it can be imagined that if the signal line and the loop are very close, примерно одинаковый ток, and the directions are opposite. магнитное поле, создаваемое внешним пространством, Поэтому Эми для внешнего мира тоже очень мала. Therefore, лучше всего обеспечить, чтобы у каждого эшелона сигнализации имелся плотно связанный пласт, соответствующий компоновке упаковки.
Теперь рассмотрим вопрос о пересечении земной поверхности. в цифровых цепях высокой частоты, the main cause of crosstalk is the result of inductive coupling. из формулы распределения плотности тока в вышеуказанном контуре видно, что при относительно близком расположении нескольких линий сигнала, ток взаимного контура будет перекрываться. сейчас, магнитное поле между двумя неизбежны взаимные помехи, Это создает шум. The magnitude of the crosstalk voltage is related to the distance D between the signal lines, высота и коэффициент к плоскости земли, as shown in the figure below:

In the formula, К - время нарастания сигнала и длина интерференционной линии сигнала. Настройка укладки, не подлежит сомнению, что сокращение расстояния между слоем сигнала и наземным слоем эффективно снижает пересечение земной поверхности.
в реальной конфигурации PCB, часто встречать такие проблемы. If you do not pay attention to the copper paving of the power supply and the ground layer, на медной трассе может появиться изолированный паз. обычно это происходит из - за просачивания. It is caused by unreasonable design of isolation area or via hole (as shown in the figure). В результате снижается время нарастания и увеличивается площадь контура, это приведет к росту индуктивности, which is prone to unnecessary crosstalk and EMI. Мы должны избегать этого явления..

The increased inductance due to the detour of the loop current can be roughly expressed as:
L=5Dln(D/W)
D represents the vertical distance from the signal line to the nearest end of the broken slot, W - ширина линии.

три. Several typical laminated schemes and analysis
After understanding the above basic knowledge, Мы можем нарисовать соответствующий проект стратификации. Вообще говоря, try to follow the following rules:

The copper layers should preferably be arranged in pairs. например, the 2, 5 или 3, 4 layers of the six-layer board should be copper together. Это потому, что процесс требует сбалансированной структуры, because unbalanced copper layers may cause PCB Warpage deformation of the board.
сигнальный слой и медный слой следует расположить, желательно, чтобы каждый слой сигнала был соседним по крайней мере с одним медным слоем.
Shortening the distance between the power supply and the ground layer is conducive to the stability of the power supply and the reduction of EMI.
при очень высоких скоростях, you can add an extra ground layer to isolate the signal layer, Но рекомендуется не добавлять больше слоя питания для карантина, which may cause unnecessary noise interference.
Однако на практике эти факторы не могут быть удовлетворены одновременно. сейчас, we must consider a relatively reasonable solution. Several typical laminated design schemes are analyzed below:
First analyze the laminated design of the four-layer board. Вообще говоря, for more complex high-speed circuits, Лучше не использовать 4 панели, because it has a number of unstable factors, в отношении физических и электрических характеристик. If you must design a four-layer board, Вы можете рассмотреть настройки как: заземление сигнала питания. есть лучшее решение: земля - как внешняя, так и внешняя, and the inner
Two-layer power and signal lines are used. This solution is the best stacking solution for four-layer board design. Он хорошо влияет на Эми, and it is also very beneficial to reduce the impedance of the signal line. монтажная плата с более высокой плотностью монтажа.
The following focuses on the stack design of six-layer boards. сейчас многие платы используют 6 - слоистый метод, например, дизайн модуля памяти панель PCB. Most of them use 6-layer boards (high-capacity memory modules may use 10-layer boards. ). The most conventional 6-layer board stack is arranged like this: signal-ground-signal-signal-power-signal. с точки зрения импеданса, this arrangement is reasonable, но очень далеко от поверхности земли, it is relatively The radiation effect of small common mode EMI is not very good. если вы перенесете область меди на третий и четвертый этажи, Это приведёт к разнице в управлении импедансом сигнала и к усилению дифференциального модуля EMI. Планируется добавить горизонт, схема: сигнал заземления, Так что либо с точки зрения импеданса, либо с точки зрения снижения EMI, Он может обеспечить целостность высокоскоростных сигналов для проектирования необходимой среды. Но недостатком является несбалансированность упаковки слоя.. Третий этаж - сигнальная проводка, but the corresponding fourth layer is a power layer with a large area of copper. Это может вызвать некоторые проблемы в производстве PCB. When designing, все пустые участки третьего слоя могут быть покрыты медью для достижения эффекта аппроксимативно сбалансированной структуры.
More complex circuit implementation requires the use of ten-layer board technology. 10 этаж панель PCB has a very thin insulating dielectric layer, сигнальный слой может быть очень близко к плоскости земли. сюда, the impedance change between layers is very well controlled. В общем, as long as it does not appear With serious stack design errors, конструктор может легко завершить проектирование высокоскоростных плат высокого качества. Если проводка очень сложна, нужно больше слоя электропроводки, we can set the stack as: signal-signal-ground-signal-signal-signal-signal-power-signal-signal, Конечно, это не лучшее, что у нас есть., Мы требуем расположения линии сигнала в нескольких этажах, Но изолировать другие сигнальные слои избыточной связью, поэтому более распространенным методом наложения является сигнал - заземляющий сигнал - источник - заземляющий сигнал - сигнал - заземляющий сигнал, здесь можно увидеть три уровня земли, and only one power supply is used (we only consider the case of a single power supply). This is because although the power layer has the same impedance control effect as the ground plane layer, напряжение на силовом слое подвергается большему интерференции, there are more high-order harmonics, EMI также очень сильна во внешнем мире, сигнал такой. электрический слой, it is best to be shielded by the ground plane. одновременно, if an excess power layer is used for isolation, ток контура должен быть преобразован через развязывающий конденсатор из плоскости земли в плоскость питания. такой, excessive voltage drop on the decoupling capacitor will cause unnecessary noise effects.

четыре. Summarize
The above only discusses some of the problems encountered in PCB stack design. в зависимости от обстоятельств. Within the scope of the ability, обычно необходимо учитывать качество и стоимость сигнала. While carrying out the design of the laminate scheme in accordance with the theoretical principles described above, нам еще нужно подумать над другими принципами монтажа, such as the direction of each layer, определение ширины линии электропитания сигнального слоя, развязка конденсатора. только с учетом всех факторов можно в конечном счете разработать схемную панель с лучшими характеристиками.

The above is an introduction to the stacking problem of высокоскоростное проектирование PCB. Ipcb также предоставляет изготовителям PCB и PCB технологии производства.