Obecně platí pro laminovaný design dvě hlavní pravidla:
1. Každá vrstva směrování musí mít sousedící referenční vrstvu (napájecí zdroj nebo formaci);
2. Sousední hlavní napájecí vrstva a zem by měly být udržovány v minimální vzdálenosti, aby se zajistila velká vazební kapacita;
Následuje příklad dvouvrstvého až osmivrstvého stohu:
Jednostranná deska plošných spojů a oboustranná deska plošných spojů laminovaná
U dvou vrstev, protože jejich počet je malý, nevzniká problém s laminací. Kontrola elektromagnetického záření se zohledňuje hlavně z hlediska zapojení a uspořádání;
Elektromagnetická kompatibilita jednovrstvých a dvouvrstvých desek je stále významnější. Hlavním důvodem tohoto jevu je příliš velká plocha signální smyčky, která nejen produkuje silné elektromagnetické záření, ale také činí obvod citlivým na vnější rušení. Nejjednodušším způsobem, jak zlepšit elektromagnetickou kompatibilitu vedení, je zmenšit plochu smyčky kritického signálu.
Kritický signál: Z hlediska elektromagnetické kompatibility se kritický signál vztahuje především na signál, který produkuje silné záření a je citlivý na vnější svět. Signály, které mohou produkovat silné záření, jsou obvykle periodické signály, jako například nízké signály hodin nebo adres. Signály citlivé na rušení jsou ty s nízkou úrovní analogových signálů.
V nízkofrekvenčních simulačních návrzích pod 10 kHz se obvykle používají jedno a dvouvrstvé desky:
1) Veďte napájecí kabely radiálně ve stejné vrstvě a minimalizujte součet délek vedení;
2) Při vedení napájecího a zemnícího vodiče blízko sebe položte zemnící vodič co nejblíže k vodiči klíčového signálu. Tím se vytvoří menší plocha smyčky a sníží se citlivost diferenciálního módu na vnější rušení. Pokud je vedle signálního vodiče přidán zemnící vodič, vytvoří se obvod s nejmenší plochou a signální proud musí být veden tímto obvodem, nikoli druhou zemnící cestou.
3) Pokud se jedná o dvouvrstvou desku plošných spojů, může být na druhé straně desky plošných spojů, blízko signálního vodiče pod ním, podél tkaniny signálního vodiče veden zemnící vodič, a to co nejširší linie. Výsledná plocha obvodu se rovná tloušťce desky plošných spojů vynásobené délkou signálního vodiče.
B.Laminace čtyř vrstev
1. Sig-gnd (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
U obou těchto laminovaných provedení je potenciálním problémem tradiční tloušťka desky 1,6 mm (62 mil). Rozteč vrstev se zvětší, což nejen prospívá řídicí impedanci, vazbě mezi vrstvami a stínění; Zejména velká vzdálenost mezi vrstvami napájecího zdroje snižuje kapacitu desky a nepříznivě ovlivňuje filtrování šumu.
První schéma se obvykle používá v případě velkého počtu čipů na desce. Toto schéma může dosáhnout lepších vlastností SI, ale vlastnosti EMI nejsou tak dobré, což je řízeno především zapojením a dalšími detaily. Hlavní pozornost: Formace je umístěna v signálové vrstvě s nejhustší signálovou vrstvou, což vede k absorpci a potlačení záření; Zvětšete plochu desky, aby odrážela pravidlo 20H.
Druhé schéma se obvykle používá tam, kde je hustota čipů na desce dostatečně nízká a kolem čipu je dostatečná plocha pro umístění požadovaného měděného povlaku. V tomto schématu je vnější vrstva desky plošných spojů celá stratum a prostřední dvě vrstvy jsou signálová/napájecí vrstva. Napájení na signálové vrstvě je vedeno širokým vedením, což může snížit impedanci dráhy napájecího proudu a impedanci dráhy signálového mikropásku je také nízká a může také stínit vnitřní vyzařování signálu přes vnější vrstvu. Z hlediska kontroly EMI se jedná o nejlepší dostupnou čtyřvrstvou strukturu desky plošných spojů.
Hlavní pozornost: střední dvě vrstvy signálu a rozteč vrstev pro směšování výkonu by měly být otevřené, směr vedení by měl být svislý, vyhněte se přeslechům; vhodná plocha ovládacího panelu splňující pravidla 20H; pokud má být impedance vodičů kontrolována, velmi pečlivě položte vodiče pod měděné ostrůvky napájecího zdroje a uzemněte je. Kromě toho by měl být napájecí zdroj nebo pokládaná měděná lišta co nejvíce propojena, aby byla zajištěna stejnosměrná a nízkofrekvenční konektivita.
C. Laminace šesti vrstev desek
Pro návrh s vysokou hustotou čipů a vysokou taktovací frekvencí by měla být zvážena konstrukce 6vrstvé desky. Doporučuje se metoda laminace:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
U tohoto schématu dosahuje laminační schéma dobré integrity signálu, přičemž signálová vrstva sousedí s zemnící vrstvou a napájecí vrstva je spárována s zemnící vrstvou. Impedance každé směrovací vrstvy lze dobře regulovat a obě vrstvy dokáží dobře absorbovat magnetické vodiče. Navíc to může zajistit lepší zpětnou cestu pro každou signálovou vrstvu za podmínky úplnosti napájení a formování.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
U tohoto schématu platí pouze pro případ, kdy hustota součástek není příliš vysoká. Tato vrstva má všechny výhody horní vrstvy a zemnící rovina horní a spodní vrstvy je relativně úplná, což lze použít jako lepší stínící vrstvu. Je důležité si uvědomit, že výkonová vrstva by měla být blízko vrstvy, která není rovinou hlavních komponent, protože spodní rovina bude úplnější. Proto jsou vlastnosti EMI lepší než u prvního schématu.
Shrnutí: U schématu šestivrstvé desky by měla být minimalizována vzdálenost mezi napájecí vrstvou a zemí, aby se dosáhlo dobrého propojení napájení a země. I když je tloušťka desky 62 mil a vzdálenost mezi vrstvami snížena, je stále obtížné kontrolovat vzdálenost mezi hlavním zdrojem napájení a zemní vrstvou tak, aby byla velmi malá. Ve srovnání s prvním a druhým schématem jsou náklady na druhé schéma výrazně vyšší. Proto při skládání obvykle volíme první možnost. Při návrhu dodržujte pravidla 20H a pravidla zrcadlové vrstvy.
D.Laminace osmi vrstev
1, Vzhledem ke špatné elektromagnetické absorpční kapacitě a velké výkonové impedanci se nejedná o dobrý způsob laminace. Jeho struktura je následující:
1. Signál 1 povrch komponenty, vrstva mikropáskového vodiče
2. Signál 2 interní mikropásková směrovací vrstva, dobrá směrovací vrstva (směr X)
3. Přízemí
4. Signál 3 Vrstva trasování páskového vedení, dobrá vrstva trasování (směr Y)
5. Vrstva pro vedení kabelů Signal 4
6. Výkon
7. Vnitřní vrstva mikropáskového zapojení Signal 5
8. Signal 6 mikropásková vrstva zapojení
2. Jedná se o variantu třetího režimu vrstvení. Díky přidání referenční vrstvy má lepší EMI vlastnosti a charakteristickou impedanci každé signální vrstvy lze dobře regulovat.
1. Signál 1 povrch komponenty, vrstva mikropáskového zapojení, vrstva dobrého zapojení
2. Vrstva země, dobrá schopnost absorpce elektromagnetických vln
3. Vrstva pro vedení kabelů Signal 2. Dobrá vrstva pro vedení kabelů
4. Výkonová vrstva a následující vrstvy představují vynikající elektromagnetickou absorpci. 5. Vrstva země
6. Vrstva pro vedení kabelů Signal 3. Dobrá vrstva pro vedení kabelů
7. Tvorba výkonu s velkou výkonovou impedancí
8. Vrstva mikropáskového kabelu Signal 4. Dobrá vrstva kabelu
3, Nejlepší režim stohování, protože použití vícevrstvé pozemní referenční roviny má velmi dobrou geomagnetickou absorpční kapacitu.
1. Signál 1 povrch komponenty, vrstva mikropáskového zapojení, vrstva dobrého zapojení
2. Vrstva země, dobrá schopnost absorpce elektromagnetických vln
3. Vrstva pro vedení kabelů Signal 2. Dobrá vrstva pro vedení kabelů
4. Výkonová vrstva a následující vrstvy představují vynikající elektromagnetickou absorpci. 5. Vrstva země
6. Vrstva pro vedení kabelů Signal 3. Dobrá vrstva pro vedení kabelů
7. Vrstva země, lepší schopnost absorpce elektromagnetických vln
8. Vrstva mikropáskového kabelu Signal 4. Dobrá vrstva kabelu
Volba počtu a způsobu použití vrstev závisí na počtu signálových sítí na desce, hustotě součástek, hustotě PINů, signálové frekvenci, velikosti desky a mnoha dalších faktorech. Tyto faktory musíme vzít v úvahu. Čím více signálových sítí, tím vyšší hustota součástky, čím vyšší hustota PINů a tím vyšší frekvence signálu by měla být co nejvíce použita. Pro dobrý výkon z hlediska elektromagnetického rušení je nejlepší zajistit, aby každá signálová vrstva měla svou vlastní referenční vrstvu.
Čas zveřejnění: 26. června 2023
