Технология PCB - метод проектирования многослойных печатных плат

Перед проектированием многослойной печатной платы разработчику необходимо в первую очередь определить требования электромагнитной совместимости (ЭМС), в соответствии с размерами печатной платы, с размерами печатной платы, с размерами печатной платы, с размерами печатной платы. Определение структуры используемой платы, т.е. определение использования 4-слойной, 6-слойной, многослойной платы. После определения необходимого количества слоев - определение расположения внутренних электрических слоев и распределения различных сигналов по этим слоям. Таким образом, выбирается структура укладки многослойной печатной платы. Слоистая структура является важным фактором, влияющим на характеристики ЭМС панельной печатной платы. Важным средством подавления электромагнитных помех В этом разделе мы познакомимся с соответствующим содержанием структуры укладки многослойных печатных плат.

Выделение слоев и принцип суперпозиции

При определении структуры укладки многослойной печатной платы необходимо учитывать множество факторов. По проводам, чем больше слоев, проводка лучше, Но больше иерархии, тем лучше для проводки. Для производителя при изготовлении печатных плат основное внимание уделяется тому, симметрична или нет ламинированная структура. Симметрия слоистой конструкции - это стоимость и трудность пластины, что также повысит симметричность ламинированной структуры. Поэтому выбор числа этажей требует много аспектов. необходимо достичь равновесия. Для опытных дизайнеров, после завершения предварительной раскладки компонентов, основной анализ узких мест подключения печатной платы. После завершения предварительной раскладки компонентов,инструментальный анализ плотности монтажа платы; затем соединять сигнальные линии со специальными требованиями электропроводки (например, дифференциальными проводами),чувствительные сигнальные линии с особыми требованиями к плотности разводки, инструмент EDA для анализа платы. количество и тип сигнальных линий с особыми требованиями к плотности разводки, дифференциальная линия, чувствительные сигнальные линии, сорт, определение количества слоёв сигнальных линий, Затем установить количество слоёв сигнала по типу источника; по типу источника, требования к изоляции и помехоустойчивости для определения количества внутренних электрических слоёв. Определение слоистости слоя сигнала, количество внутренних электрических слоев определяется в зависимости от типа источника питания, требований к изоляции и помехоустойчивости. Таким образом, в основном определяется количество слоев всей печатной платы. Далее необходимо установить количество листов, чтобы разумно организовать порядок размещения микросхем на каждом слое.

(1) Сигнальный слой должен примыкать к внутреннему электрическому слою (внутреннему слою заземления источника питания), большая медная мембрана внутреннего электрического слоя используется для обеспечения защиты сигнального слоя.

(2) Внутренний слой источника питания и слой заземления должны быть плотно соединены, т.е. толщина среды между внутренним слоем источника питания и слоем заземления должна быть сравнима) Внутренний слой источника питания и слой заземления должны быть плотно соединены, т.е. небольшое значение, увеличение емкости между слоем источника питания и коллектором, увеличивает резонансную частоту. меньшее значение увеличивает емкость между поверхностью источника и коллектором и увеличивает резонансную частоту.

 (3) Слой передачи высокоскоростного сигнала в схеме должен представлять собой промежуточный слой сигнала и располагаться между двумя внутренними электрическими слоями. Таким образом, медные пленки двух внутренних электрических слоев могут обеспечить электромагнитное экранирование для передачи высокоскоростного сигнала, одновременно излучение высокоскоростного сигнала может быть эффективно ограничено между двумя внутренними электрическими слоями, чтобы избежать внешних помех.

(4) Избегайте двух сигнальных слоев, непосредственно примыкающих друг к другу. Последовательное возмущение легко вводится между соседними слоями сигналов, что приводит к разрушению схемы; добавление плоскости заземления между двумя сигнальными слоями позволяет эффективно избежать перекрестных наводок.

(5) Несколько заземленных внутренних электрических слоев могут эффективно снизить импеданс заземления; например, для эшелонов сигналов A и B используется отдельная плоскость горизонта, что может эффективно снизить уровень синфазных помех.

(6) Учет симметрии структуры слоев.

Часто используемая штабелированная структура

Ниже приведен пример 4-слойной платы, иллюстрирующий оптимизацию расположения и сочетания различных уложенных структур: Для обычно используемых 4-слойных плат существуют следующие способы укладки (сверху вниз):

(1) Siganl_1 (сверху), GND (внутри_1), POWER (внутри_2), Siganl_2 (снизу).

(2) Siganl_1 (Top), POWER (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Bottom).

(3) POWER (верхняя), Siganl_1 (внутренняя_1), GND (внутренняя_2), Siganl_2 (нижняя).

Очевидно, что параметр 3 отсутствие эффективной связи между уровнем питания и уровнем земли поэтому не следует использовать. Как же следует выбирать вариант 1 и вариант 2? Вообще говоря, в качестве структуры 4-слойной платы проектировщики выберут вариант 1. Причина не в том, что параметр 2 не может быть использован, а в том, что в общей печатной плате компоненты размещаются только на верхнем слое, поэтому лучше использовать вариант 1. Однако, когда сборка должна располагаться одновременно на верхнем и нижнем этажах, а толщина диэлектрика между внутренним слоем источника питания и слоем земли велика и связь плохая, необходимо рассмотреть вопрос о том, на каком этаже меньше сигнальных линий. Для схемы 1 нижний эшелон и медная пленка большой площади могут быть использованы для сопряжения со слоем POWER; если же основной блок расположен на дне, то для изготовления платы следует использовать схему 2. После завершения анализа слоистой конструкции для иллюстрации расположения и комбинирования ламинированной структуры 6-слойной плиты и предпочтительного способа ниже приведен пример комбинированного способа изготовления 6-слойной плиты:

(1) Siganl_1 (верхний), GND (внутренний_1), Siganl_2 (внутренний_2), Siganl_3 (внутренний_3), POWER (вход). Вариант 1 использовать 4 - слойный сигнальный слой и 2 - слойный внутренний источник питания/поверхностный слой, и имеет больше сигнальных слоев, Это облегчает работу монтажа между компонентами, но и недостатки этой схемы более очевидны, которые проявляются в следующих двух аспектах:

a. Силовой и земляной слои находятся на большом расстоянии друг от друга и не полностью связаны между собой

b. Сигнальные слои Siganl_2 (Inner_2) и Siganl_3 (Inner_3) непосредственно примыкают друг к другу, что создает плохую изолированность сигнала и приводит к возникновению перекрестных помех

(2) Siganl_1 (Top), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (In).

По сравнению со схемой 1, Вариант 2 имеет достаточную связь между слоем питания и наземным слоем, который имеет определенные преимущества перед схемой 1, но сигнальные слои Siganl_1 (Top) и Siganl_2 (Inner_1) и Siganl_3 (Inner_4) и Siganl_4 (Bottom) непосредственно смежные, плохо изолированность сигнала, и проблема легких наводок не решена. По сравнению с программами 1 и 2, в схеме 3 уменьшается один сигнальный слой и добавляется внутренний электрический слой. Хотя слой, используемый для монтажа, уменьшился, эта схема решает общие недостатки схемы 1 и схемы 2:

a. плотная связь между слоем питания и коллектором.
b.

Каждый сигнальный слой непосредственно примыкает к внутреннему электрическому слою, эффективная изоляция от других сигнальных слоёв не подвержена перекрестным наводкам.

Анализ двух приведенных выше примеров, Я считаю, что читатели имеют определенное представление о каскадной структуре, но в некоторых случаях Программа не может удовлетворить все требования, что требует учета приоритета различных принципов проектирования. К сожалению, потому что дизайн слоя печатной платы тесно связан с характеристиками реальной схемы, помехоустойчивые свойства различных схем отличаются от проектных приоритетов, Так что на самом деле эти принципы не имеют однозначного приоритета. Но несомненно, что принцип проектирования 2 (внутренний слой источника питания и слой заземления должны быть тесно связаны между собой) должен выполняться в первую очередь при проектировании,Если цепь нуждается в передаче высокоскоростных сигналов, Тогда принцип проектирования 3 (высокая в схеме должна быть удовлетворена в первую очередь при проектировании, если печатная плата должна передавать высокоскоростные сигналы (слой передачи высокоскоростных сигналов должен быть сигнальным промежуточным слоем и располагаться между двумя внутренними электрическими слоями) должен быть удовлетворен. Слой передачи сигнала должен быть сигнальным промежуточным слоем и располагаться между двумя внутренними электрическими слоями) должна быть удовлетворена.