Vo všeobecnosti existujú dve hlavné pravidlá pre laminovaný dizajn:
1. Každá smerovacia vrstva musí mať susediacu referenčnú vrstvu (napájanie alebo formácia);
2. Susedná hlavná výkonová vrstva a zem by mali byť udržiavané v minimálnej vzdialenosti, aby sa zabezpečila veľká väzbová kapacita;
Nasleduje príklad dvojvrstvového až osemvrstvového stohu:
Jednostranná doska plošných spojov a obojstranná doska plošných spojov laminovaná
Pri dvoch vrstvách, pretože počet vrstiev je malý, nevzniká problém s lamináciou. Kontrola elektromagnetického žiarenia sa zohľadňuje najmä z hľadiska zapojenia a rozloženia;
Elektromagnetická kompatibilita jednovrstvových a dvojvrstvových dosiek sa stáva čoraz výraznejšou. Hlavným dôvodom tohto javu je, že plocha signálnej slučky je príliš veľká, čo nielenže produkuje silné elektromagnetické žiarenie, ale tiež robí obvod citlivým na vonkajšie rušenie. Najjednoduchším spôsobom, ako zlepšiť elektromagnetickú kompatibilitu vedenia, je zmenšiť plochu slučky kritického signálu.
Kritický signál: Z hľadiska elektromagnetickej kompatibility sa kritický signál vzťahuje najmä na signál, ktorý produkuje silné žiarenie a je citlivý na vonkajší svet. Signály, ktoré môžu produkovať silné žiarenie, sú zvyčajne periodické signály, ako napríklad nízke signály hodín alebo adries. Signály citlivé na rušenie sú tie, ktoré majú nízke úrovne analógových signálov.
Jednovrstvové a dvojvrstvové dosky sa zvyčajne používajú v nízkofrekvenčných simulačných návrhoch pod 10 kHz:
1) Napájacie káble veďte radiálne na rovnakej vrstve a minimalizujte súčet dĺžok vedení;
2) Pri vedeni napájacieho a uzemňovacieho vodiča blízko seba umiestnite uzemňovací vodič čo najbližšie k signálnemu vodiču. Tým sa vytvorí menšia plocha slučky a zníži sa citlivosť diferenciálneho vyžarovania na vonkajšie rušenie. Keď sa vedľa signálneho vodiča pridá uzemňovací vodič, vytvorí sa obvod s najmenšou plochou a signálový prúd musí byť vedený cez tento obvod, a nie cez druhú uzemňovaciu dráhu.
3) Ak ide o dvojvrstvovú dosku plošných spojov, môže byť na druhej strane dosky plošných spojov, blízko signálneho vedenia pod ním, pozdĺž tkaniny signálneho vedenia uzemňovací vodič, čo najširšia čiara. Výsledná plocha obvodu sa rovná hrúbke dosky plošných spojov vynásobenej dĺžkou signálneho vedenia.
B.Laminácia štyroch vrstiev
1. Sig-gnd (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
V prípade oboch týchto laminovaných konštrukcií je potenciálnym problémom tradičná hrúbka dosky 1,6 mm (62 mil). Rozstupy medzi vrstvami sa zväčšia, čo nielen prispieva k riadiacej impedancii, prepojeniu medzi vrstvami a tieneniu, ale najmä veľké rozstupy medzi vrstvami napájacieho zdroja znižujú kapacitu dosky a neprispievajú k filtrovaniu šumu.
Prvá schéma sa zvyčajne používa v prípade veľkého počtu čipov na doske. Táto schéma môže dosiahnuť lepší výkon SI, ale výkon EMI nie je taký dobrý, čo je ovplyvnené najmä zapojením a ďalšími detailmi. Hlavná pozornosť: Formácia je umiestnená v signálovej vrstve s najhustejšou signálovou vrstvou, čo prispieva k absorpcii a potlačeniu žiarenia; Zväčšte plochu dosky, aby sa dodržalo pravidlo 20H.
Druhá schéma sa zvyčajne používa tam, kde je hustota čipov na doske dostatočne nízka a okolo čipu je dostatok plochy na umiestnenie požadovaného medeného povlaku. V tejto schéme je vonkajšia vrstva dosky plošných spojov celá stratum a stredné dve vrstvy sú signálová/napájacia vrstva. Napájanie na signálovej vrstve je vedené širokým vedením, čo môže znížiť impedanciu dráhy napájacieho prúdu a impedanciu dráhy signálového mikropásku, čo môže tiež znížiť impedanciu vnútorného signálového žiarenia cez vonkajšiu vrstvu. Z hľadiska kontroly EMI je to najlepšia dostupná 4-vrstvová štruktúra dosky plošných spojov.
Hlavná pozornosť: stredné dve vrstvy signálu, rozostup vrstiev miešania výkonu by mal byť otvorený, smer vedenia by mal byť vertikálny, vyhýbajte sa presluchom; Vhodná plocha ovládacieho panela, ktorá spĺňa pravidlá 20H; Ak sa má kontrolovať impedancia vodičov, veľmi opatrne položte vodiče pod medené ostrovčeky napájacieho zdroja a uzemnite ich. Okrem toho by mal byť napájací zdroj alebo pokládaná medená inštalácia čo najviac prepojená, aby sa zabezpečila jednosmerná a nízkofrekvenčná konektivita.
C. Laminácia šiestich vrstiev dosiek
Pre návrh s vysokou hustotou čipov a vysokou taktovacou frekvenciou by sa mal zvážiť návrh 6-vrstvovej dosky. Odporúča sa metóda laminácie:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Pri tejto schéme laminácia dosahuje dobrú integritu signálu, pričom signálová vrstva susedí s uzemňovacou vrstvou, výkonová vrstva je spárovaná s uzemňovacou vrstvou, impedancia každej smerovacej vrstvy je dobre regulovateľná a obe vrstvy dokážu dobre absorbovať magnetické vedenia. Okrem toho môže zabezpečiť lepšiu spätnú cestu pre každú signálovú vrstvu za podmienky úplného napájania a formovania.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Táto schéma platí iba v prípade, že hustota zariadení nie je veľmi vysoká. Táto vrstva má všetky výhody hornej vrstvy a uzemňovacia rovina hornej a spodnej vrstvy je relatívne úplná, čo možno použiť ako lepšiu tieniacu vrstvu. Je dôležité poznamenať, že výkonová vrstva by mala byť blízko vrstvy, ktorá nie je rovinou hlavných komponentov, pretože spodná rovina bude úplnejšia. Preto je výkon EMI lepší ako v prvej schéme.
Zhrnutie: Pri schéme šesťvrstvovej dosky by sa mala minimalizovať vzdialenosť medzi napájacou vrstvou a zemou, aby sa dosiahlo dobré prepojenie napájania a zeme. Aj keď je hrúbka dosky 62 mil a vzdialenosť medzi vrstvami znížená, stále je ťažké kontrolovať vzdialenosť medzi hlavným zdrojom napájania a zemnou vrstvou tak, aby bola veľmi malá. V porovnaní s prvou a druhou schémou sú náklady na druhú schému výrazne vyššie. Preto pri skladaní zvyčajne volíme prvú možnosť. Pri návrhu dodržiavajte pravidlá 20H a pravidlá zrkadlových vrstiev.
D.Laminácia ôsmich vrstiev
1, Vzhľadom na nízku elektromagnetickú absorpčnú kapacitu a veľkú výkonovú impedanciu nie je to dobrý spôsob laminácie. Jeho štruktúra je nasledovná:
1. Signál 1-zložkový povrch, vrstva mikropáskového vodiča
2. Signál 2 interná mikropásková smerovacia vrstva, dobrá smerovacia vrstva (smer X)
3. Zem
4. Signál 3-vrstvová smerovacia vrstva páskového vedenia, dobrá smerovacia vrstva (smer Y)
5. Vrstva smerovania káblov Signal 4
6. Výkon
7. Vnútorná vrstva mikropáskového zapojenia Signal 5
8. Signál 6 mikropásková vrstva zapojenia
2. Ide o variant tretieho režimu vrstvenia. Vďaka pridaniu referenčnej vrstvy má lepší výkon EMI a charakteristickú impedanciu každej signálovej vrstvy možno dobre regulovať.
1. Signál 1-zložkový povrch, vrstva mikropáskového zapojenia, vrstva dobrého zapojenia
2. Vrstva zeme, dobrá schopnosť absorpcie elektromagnetických vĺn
3. Vrstva smerovania káblov Signal 2. Dobrá vrstva smerovania káblov
4. Výkonová vrstva a nasledujúce vrstvy predstavujú vynikajúcu elektromagnetickú absorpciu 5. Vrstva zeme
6. Vrstva smerovania káblov Signal 3. Dobrá vrstva smerovania káblov
7. Tvorba výkonu s veľkou výkonovou impedanciou
8. Vrstva mikropáskového kábla Signal 4. Dobrá vrstva kábla
3, Najlepší režim stohovania, pretože použitie viacvrstvovej referenčnej roviny zeme má veľmi dobrú geomagnetickú absorpčnú kapacitu.
1. Signál 1-zložkový povrch, vrstva mikropáskového zapojenia, vrstva dobrého zapojenia
2. Vrstva zeme, dobrá schopnosť absorpcie elektromagnetických vĺn
3. Vrstva smerovania káblov Signal 2. Dobrá vrstva smerovania káblov
4. Výkonová vrstva a nasledujúce vrstvy predstavujú vynikajúcu elektromagnetickú absorpciu 5. Vrstva zeme
6. Vrstva smerovania káblov Signal 3. Dobrá vrstva smerovania káblov
7. Vrstva zeme, lepšia schopnosť absorpcie elektromagnetických vĺn
8. Vrstva mikropáskového kábla Signal 4. Dobrá vrstva kábla
Výber počtu vrstiev a spôsobu ich použitia závisí od počtu signálových sietí na doske, hustoty obvodov, hustoty PINov, frekvencie signálu, veľkosti dosky a mnohých ďalších faktorov. Tieto faktory musíme vziať do úvahy. Čím viac signálových sietí, tým vyššia je hustota obvodu, čím vyššia je hustota PINov a tým vyššia frekvencia signálu by sa mala čo najviac používať. Pre dobrý výkon EMI je najlepšie zabezpečiť, aby každá signálová vrstva mala svoju vlastnú referenčnú vrstvu.
Čas uverejnenia: 26. júna 2023
