Γενικά, υπάρχουν δύο βασικοί κανόνες για τον σχεδιασμό με πλαστικοποίηση:
1. Κάθε επίπεδο δρομολόγησης πρέπει να έχει ένα γειτονικό επίπεδο αναφοράς (τροφοδοτικό ή σχηματισμός).
2. Το παρακείμενο κύριο στρώμα ισχύος και η γείωση πρέπει να διατηρούνται σε ελάχιστη απόσταση για να παρέχουν μεγάλη χωρητικότητα σύζευξης.
Το παρακάτω είναι ένα παράδειγμα στοίβας από δύο έως οκτώ στρώσεις:
A. πλακέτα PCB μονής πλευράς και πλακέτα PCB διπλής πλευράς με επίστρωση
Για δύο στρώσεις, επειδή ο αριθμός των στρώσεων είναι μικρός, δεν υπάρχει πρόβλημα πλαστικοποίησης. Ο έλεγχος της ακτινοβολίας EMI λαμβάνεται κυρίως υπόψη από την καλωδίωση και τη διάταξη.
Η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα των πλακών μονής και διπλής στρώσης γίνεται ολοένα και πιο εμφανής. Ο κύριος λόγος για αυτό το φαινόμενο είναι ότι η περιοχή του βρόχου σήματος είναι πολύ μεγάλη, γεγονός που όχι μόνο παράγει ισχυρή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, αλλά καθιστά και το κύκλωμα ευαίσθητο σε εξωτερικές παρεμβολές. Ο απλούστερος τρόπος για να βελτιωθεί η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα μιας γραμμής είναι να μειωθεί η περιοχή του βρόχου ενός κρίσιμου σήματος.
Κρίσιμο σήμα: Από την άποψη της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας, το κρίσιμο σήμα αναφέρεται κυρίως στο σήμα που παράγει ισχυρή ακτινοβολία και είναι ευαίσθητο στον εξωτερικό κόσμο. Τα σήματα που μπορούν να παράγουν ισχυρή ακτινοβολία είναι συνήθως περιοδικά σήματα, όπως χαμηλά σήματα ρολογιών ή διευθύνσεων. Σήματα ευαίσθητα στις παρεμβολές είναι αυτά με χαμηλά επίπεδα αναλογικών σημάτων.
Οι πλάκες μονής και διπλής στρώσης χρησιμοποιούνται συνήθως σε σχέδια προσομοίωσης χαμηλής συχνότητας κάτω των 10KHz:
1) Δρομολογήστε τα καλώδια τροφοδοσίας στο ίδιο επίπεδο ακτινικά και ελαχιστοποιήστε το άθροισμα του μήκους των γραμμών.
2) Όταν τοποθετείτε το καλώδιο τροφοδοσίας και το καλώδιο γείωσης κοντά το ένα στο άλλο, τοποθετήστε ένα καλώδιο γείωσης κοντά στο καλώδιο σήματος-κλειδιού όσο το δυνατόν πιο κοντά. Έτσι, σχηματίζεται μια μικρότερη περιοχή βρόχου και μειώνεται η ευαισθησία της ακτινοβολίας διαφορικής λειτουργίας σε εξωτερικές παρεμβολές. Όταν προστίθεται ένα καλώδιο γείωσης δίπλα στο καλώδιο σήματος, σχηματίζεται ένα κύκλωμα με τη μικρότερη περιοχή και το ρεύμα σήματος πρέπει να δρομολογηθεί μέσω αυτού του κυκλώματος και όχι μέσω της άλλης διαδρομής γείωσης.
3) Εάν πρόκειται για πλακέτα κυκλώματος διπλής στρώσης, μπορεί να βρίσκεται στην άλλη πλευρά της πλακέτας κυκλώματος, κοντά στην γραμμή σήματος από κάτω, κατά μήκος του υφάσματος της γραμμής σήματος ένα καλώδιο γείωσης, μια γραμμή όσο το δυνατόν πιο φαρδιά. Η προκύπτουσα επιφάνεια κυκλώματος είναι ίση με το πάχος της πλακέτας κυκλώματος πολλαπλασιασμένο με το μήκος της γραμμής σήματος.
Β. Πλαστικοποίηση τεσσάρων στρωμάτων
1. Υπογραφή-γείωση (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. Γείωση-SIG(PWR)-SIG(PWR)-Γείωση;
Και για τα δύο αυτά σχέδια με πολυστρωματική επεξεργασία, το πιθανό πρόβλημα είναι το παραδοσιακό πάχος πλάκας 1,6 mm (62 mil). Η απόσταση μεταξύ των στρώσεων θα γίνει μεγάλη, κάτι που όχι μόνο θα ευνοήσει τον έλεγχο της σύνθετης αντίστασης, τη σύζευξη μεταξύ των στρωμάτων και τη θωράκιση. Συγκεκριμένα, η μεγάλη απόσταση μεταξύ των στρωμάτων τροφοδοσίας μειώνει την χωρητικότητα της πλάκας και δεν ευνοεί το φιλτράρισμα θορύβου.
Για το πρώτο σχήμα, χρησιμοποιείται συνήθως στην περίπτωση μεγάλου αριθμού τσιπ στην πλακέτα. Αυτό το σχήμα μπορεί να επιτύχει καλύτερη απόδοση SI, αλλά η απόδοση EMI δεν είναι τόσο καλή, η οποία ελέγχεται κυρίως από την καλωδίωση και άλλες λεπτομέρειες. Κύρια προσοχή: Ο σχηματισμός τοποθετείται στο στρώμα σήματος του πιο πυκνού στρώματος σήματος, ευνοώντας την απορρόφηση και την καταστολή της ακτινοβολίας. Αυξήστε την επιφάνεια της πλάκας για να αντικατοπτρίσετε τον κανόνα 20H.
Για το δεύτερο σχήμα, χρησιμοποιείται συνήθως όπου η πυκνότητα του τσιπ στην πλακέτα είναι αρκετά χαμηλή και υπάρχει επαρκής περιοχή γύρω από το τσιπ για την τοποθέτηση της απαιτούμενης επίστρωσης χαλκού ισχύος. Σε αυτό το σχήμα, το εξωτερικό στρώμα του PCB αποτελείται από στρώματα και τα δύο μεσαία στρώματα είναι στρώμα σήματος/ισχύος. Η τροφοδοσία στο στρώμα σήματος δρομολογείται με μια φαρδιά γραμμή, η οποία μπορεί να κάνει τη σύνθετη αντίσταση του ρεύματος τροφοδοσίας χαμηλή, και η σύνθετη αντίσταση της διαδρομής της μικρολωρίδας σήματος είναι επίσης χαμηλή, και μπορεί επίσης να προστατεύσει την εσωτερική ακτινοβολία σήματος μέσω του εξωτερικού στρώματος. Από άποψη ελέγχου EMI, αυτή είναι η καλύτερη δομή PCB 4 στρωμάτων που διατίθεται.
Κύρια προσοχή: τα δύο μεσαία στρώματα σήματος, η απόσταση μεταξύ των στρωμάτων ανάμειξης ισχύος πρέπει να είναι ανοιχτή, η κατεύθυνση της γραμμής να είναι κάθετη, να αποφεύγεται η παρεμβολή. Κατάλληλη περιοχή του πίνακα ελέγχου, σύμφωνα με τους κανόνες των 20H. Εάν πρόκειται να ελεγχθεί η σύνθετη αντίσταση των καλωδίων, τοποθετήστε πολύ προσεκτικά τα καλώδια κάτω από τις νησίδες χαλκού της τροφοδοσίας και της γείωσης. Επιπλέον, η τροφοδοσία ή η τοποθέτηση χαλκού πρέπει να είναι όσο το δυνατόν περισσότερο διασυνδεδεμένη για να εξασφαλιστεί η συνδεσιμότητα DC και χαμηλής συχνότητας.
Γ. Πλαστικοποίηση έξι στρώσεων πλακών
Για τον σχεδιασμό υψηλής πυκνότητας τσιπ και υψηλής συχνότητας ρολογιού, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ο σχεδιασμός πλακέτας 6 στρώσεων. Συνιστάται η μέθοδος πλαστικοποίησης:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Για αυτό το σχήμα, το σχήμα ελασματοποίησης επιτυγχάνει καλή ακεραιότητα σήματος, με το στρώμα σήματος δίπλα στο στρώμα γείωσης, το στρώμα ισχύος σε συνδυασμό με το στρώμα γείωσης, η σύνθετη αντίσταση κάθε στρώματος δρομολόγησης μπορεί να ελεγχθεί καλά και και τα δύο στρώματα μπορούν να απορροφήσουν καλά μαγνητικές γραμμές. Επιπλέον, μπορεί να παρέχει καλύτερη διαδρομή επιστροφής για κάθε στρώμα σήματος υπό την προϋπόθεση πλήρους τροφοδοσίας και σχηματισμού.
2. Γείωση-Υπογραφή-Γείωση-PWR-SIG-Γείωση;
Για αυτό το σχήμα, αυτό το σχήμα ισχύει μόνο στην περίπτωση όπου η πυκνότητα της συσκευής δεν είναι πολύ υψηλή. Αυτό το στρώμα έχει όλα τα πλεονεκτήματα του άνω στρώματος και το επίπεδο γείωσης του άνω και κάτω στρώματος είναι σχετικά πλήρες, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καλύτερο στρώμα θωράκισης. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το στρώμα ισχύος πρέπει να βρίσκεται κοντά στο στρώμα που δεν είναι το κύριο επίπεδο συστατικών, επειδή το κάτω επίπεδο θα είναι πιο πλήρες. Επομένως, η απόδοση EMI είναι καλύτερη από το πρώτο σχήμα.
Σύνοψη: Για το σχέδιο της σανίδας έξι στρώσεων, η απόσταση μεταξύ του στρώματος ισχύος και του εδάφους θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί για να επιτευχθεί καλή σύνδεση ισχύος και γείωσης. Ωστόσο, παρόλο που το πάχος της πλάκας των 62 χιλιοστών και η απόσταση μεταξύ των στρώσεων μειώνονται, εξακολουθεί να είναι δύσκολο να ελεγχθεί η απόσταση μεταξύ της κύριας πηγής ισχύος και του στρώματος εδάφους, η οποία είναι πολύ μικρή. Σε σύγκριση με το πρώτο σχέδιο και το δεύτερο σχέδιο, το κόστος του δεύτερου σχεδίου αυξάνεται σημαντικά. Επομένως, συνήθως επιλέγουμε την πρώτη επιλογή όταν στοιβάζουμε. Κατά τον σχεδιασμό, ακολουθήστε τους κανόνες των 20H και τους κανόνες των κατοπτρικών στρώσεων.
Δ. Πλαστικοποίηση οκτώ στρώσεων
1, Λόγω της χαμηλής ηλεκτρομαγνητικής ικανότητας απορρόφησης και της μεγάλης σύνθετης αντίστασης ισχύος, αυτός δεν είναι ένας καλός τρόπος πλαστικοποίησης. Η δομή του έχει ως εξής:
1. Επιφάνεια στοιχείου σήματος 1, στρώμα καλωδίωσης μικρολωρίδας
2. Σήμα 2 εσωτερικής μικρολωρίδας δρομολόγησης, καλή στρώση δρομολόγησης (κατεύθυνση Χ)
3. Έδαφος
4. Σήμα 3 Στρώμα δρομολόγησης γραμμής λωρίδας, καλό στρώμα δρομολόγησης (κατεύθυνση Υ)
5. Σήμα δρομολόγησης καλωδίων 4
6. Δύναμη
7. Σήμα 5 εσωτερικής μικρολωρίδας καλωδίωσης
8. Σήμα καλωδίωσης μικρολωρίδας 6
2. Είναι μια παραλλαγή της τρίτης λειτουργίας στοίβαξης. Λόγω της προσθήκης στρώματος αναφοράς, έχει καλύτερη απόδοση EMI και η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση κάθε στρώματος σήματος μπορεί να ελεγχθεί καλά.
1. Επιφάνεια σήματος 1 στοιχείου, στρώμα καλωδίωσης μικρολωρίδας, στρώμα καλής καλωδίωσης
2. Επίγειο στρώμα, καλή ικανότητα απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων
3. Σήμα 2 Επίπεδο δρομολόγησης καλωδίων. Καλό επίπεδο δρομολόγησης καλωδίων
4. Το στρώμα ισχύος και τα ακόλουθα στρώματα αποτελούν εξαιρετική ηλεκτρομαγνητική απορρόφηση 5. Το στρώμα εδάφους
6. Σήμα 3 Επίπεδο δρομολόγησης καλωδίων. Καλό επίπεδο δρομολόγησης καλωδίων
7. Σχηματισμός ισχύος, με μεγάλη αντίσταση ισχύος
8. Σήμα 4 μικρολωρίδων καλωδίου. Καλό στρώμα καλωδίου
3, Η καλύτερη λειτουργία στοίβαξης, επειδή η χρήση πολυστρωματικού επιπέδου αναφοράς εδάφους έχει πολύ καλή γεωμαγνητική ικανότητα απορρόφησης.
1. Επιφάνεια σήματος 1 στοιχείου, στρώμα καλωδίωσης μικρολωρίδας, στρώμα καλής καλωδίωσης
2. Επίγειο στρώμα, καλή ικανότητα απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων
3. Σήμα 2 Επίπεδο δρομολόγησης καλωδίων. Καλό επίπεδο δρομολόγησης καλωδίων
4. Το στρώμα ισχύος και τα ακόλουθα στρώματα αποτελούν εξαιρετική ηλεκτρομαγνητική απορρόφηση 5. Το στρώμα εδάφους
6. Σήμα 3 Επίπεδο δρομολόγησης καλωδίων. Καλό επίπεδο δρομολόγησης καλωδίων
7. Επίγειο στρώμα, καλύτερη ικανότητα απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων
8. Σήμα 4 μικρολωρίδων καλωδίου. Καλό στρώμα καλωδίου
Η επιλογή του αριθμού των επιπέδων που θα χρησιμοποιηθούν και του τρόπου χρήσης τους εξαρτάται από τον αριθμό των δικτύων σήματος στην πλακέτα, την πυκνότητα της συσκευής, την πυκνότητα PIN, τη συχνότητα σήματος, το μέγεθος της πλακέτας και πολλούς άλλους παράγοντες. Πρέπει να λάβουμε υπόψη αυτούς τους παράγοντες. Όσο περισσότερα είναι τα δίκτυα σήματος, τόσο υψηλότερη είναι η πυκνότητα της συσκευής, όσο υψηλότερη είναι η πυκνότητα PIN, τόσο υψηλότερη είναι η συχνότητα του σήματος που πρέπει να υιοθετηθεί όσο το δυνατόν περισσότερο. Για καλή απόδοση EMI, είναι καλύτερο να διασφαλιστεί ότι κάθε επίπεδο σήματος έχει το δικό του επίπεδο αναφοράς.
Ώρα δημοσίευσης: 26 Ιουνίου 2023
