Thông tin PCB - Thiết kế xếp chồng bảng PCB

1. Các nguyên tắc chung của sự sắp xếp lớp: 1.1 Có nhiều yếu tố cần được xem xét để xác định cấu trúc lớp của bảng PCB đa lớp. Về mặt dây, càng nhiều lớp, càng tốt cho dây, nhưng chi phí và khó khăn của việc làm bảng cũng sẽ tăng. Đối với các nhà sản xuất, cho dù cấu trúc laminate có đối xứng hay không là trọng tâm cần chú ý khi sản xuất tấm PCB, vì vậy việc lựa chọn số lớp cần xem xét nhu cầu của các khía cạnh khác nhau để đạt được sự cân bằng. Đối với các nhà thiết kế có kinh nghiệm, sau khi hoàn thành bố trí trước các thành phần, họ sẽ tập trung vào việc phân tích các cổ hẹp định tuyến của bảng PCB. Kết hợp các công cụ EDA khác để phân tích mật độ dây của bảng mạch; sau đó kết hợp số lượng và loại dây tín hiệu với các yêu cầu dây cáp đặc biệt như dây chênh lệch, dây tín hiệu nhạy cảm, v.v. để xác định số lượng lớp của lớp tín hiệu; sau đó theo loại nguồn cung cấp điện, cách ly và các yêu cầu chống nhiễu để xác định số lớp điện bên trong. Bằng cách này, số lớp của toàn bộ bảng mạch về cơ bản được xác định.1.2 Phẳng mặt dưới bề mặt thành phần (lớp thứ hai) cung cấp lớp che chắn của thiết bị và phẳng tham chiếu cho dây trên cùng; lớp tín hiệu nhạy cảm nên liền kề với lớp điện bên trong (lớp điện / mặt đất bên trong), sử dụng đồng lớn của lớp điện bên trong. phim để cung cấp bảo vệ cho lớp tín hiệu. Lớp truyền tín hiệu tốc độ cao trong mạch phải là một lớp trung gian tín hiệu và được đặt giữa hai lớp điện bên trong. Bằng cách này, các phim đồng của hai lớp điện bên trong có thể cung cấp bảo vệ điện từ cho truyền tín hiệu tốc độ cao, và đồng thời, bức xạ của tín hiệu tốc độ cao có thể được hạn chế hiệu quả giữa hai lớp điện bên trong, để không gây nhiễu loạn bên ngoài.1.3 Tất cả các lớp tín hiệu nên liền kề với phẳng mặt đất càng nhiều càng tốt; 1.4 Cố gắng tránh hai lớp tín hiệu liền kề với nhau; Crosstalk dễ dàng được giới thiệu giữa các lớp tín hiệu liền kề, dẫn đến lỗi mạch. Thêm một phẳng mặt đất giữa hai lớp tín hiệu có thể tránh crosstalk hiệu quả.1.5 Nguồn cung cấp điện chính nên liền kề với nó càng xa càng tốt; 1.6 Xem xét tính đối xứng của cấu trúc lớp.1.7 Đối với bố trí lớp của bo mạch chủ, bo mạch chủ hiện có rất khó kiểm soát dây dài song song. Đối với tần số hoạt động cấp bảng trên 50MHZ (trường hợp dưới 50MHZ có thể được tham khảo, và thư giãn thích hợp), các nguyên tắc bố trí được khuyến nghị: Bề mặt thành phần và bề mặt hàn là phẳng mặt đất hoàn chỉnh (che chắn); không có lớp dây mạch song song liền; tất cả các lớp tín hiệu liền kề với phẳng mặt đất càng nhiều càng tốt; các tín hiệu chính liền kề với phẳng mặt đất và không vượt qua khu vực phân vùng. Lưu ý: Khi thiết lập các lớp của một bảng PCB cụ thể, cần phải linh hoạt nắm bắt các nguyên tắc trên. Dựa trên sự hiểu biết về các nguyên tắc trên, theo nhu cầu của bảng đơn thực tế, chẳng hạn như: liệu một lớp dây chìa khóa, nguồn cung cấp điện và phẳng mặt đất là cần thiết hay không. Chờ đợi, xác định sự sắp xếp của các lớp, và không chà xát nó cứng, hoặc giữ nó.1.8 Nhiều lớp điện bên trong được đặt trên mặt đất có thể giảm trở kháng mặt đất hiệu quả. Ví dụ, lớp tín hiệu A và lớp tín hiệu B sử dụng các phẳng mặt đất riêng biệt, có thể giảm sự can thiệp chế độ chung một cách hiệu quả.

2. Cấu trúc xếp chồng phổ biến: 2.1 Bảng 4 lớpSau đây là một ví dụ về một bảng 4 lớp để minh họa cách tối ưu hóa sự sắp xếp và kết hợp của các cấu trúc xếp chồng khác nhau. Đối với các tấm 4 lớp phổ biến, có một số phương pháp xếp chồng (từ trên xuống dưới). (1) Siganl_1 (trên), GND (bên trong_1), POWER (bên trong_2), Siganl_2 (dưới). (2) Siganl_1 (trên), POWER (bên trong_1), GND (bên trong_2), Siganl_2 (dưới). (3) POWER (Top), Siganl_1 (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Bottom). Rõ ràng, lựa chọn 3 thiếu khớp nối hiệu quả giữa máy bay điện và máy bay mặt đất và không nên được sử dụng. Làm thế nào để lựa chọn lựa chọn 1 và lựa chọn 2? Trong hoàn cảnh bình thường, các nhà thiết kế sẽ chọn kế hoạch 1 làm cấu trúc của bảng 4 lớp. Lý do cho sự lựa chọn không phải là Tùy chọn 2 không thể được sử dụng, nhưng các tấm PCB thông thường chỉ đặt các thành phần trên lớp trên, vì vậy phù hợp hơn là sử dụng Tùy chọn 1. Tuy nhiên, khi các thành phần cần được đặt trên cả lớp trên và lớp dưới, và độ dày môi điện giữa lớp cung cấp điện bên trong và lớp mặt đất là lớn và khớp nối là kém, cần xem xét lớp nào có ít đường tín hiệu hơn. Đối với kế hoạch 1, có ít dòng tín hiệu hơn trên lớp dưới và một bộ phim đồng diện tích lớn có thể được sử dụng để kết nối với lớp POWER; Ngược lại, nếu các thành phần chủ yếu được sắp xếp trên lớp dưới, nên sử dụng kế hoạch 2 để làm cho bảng.2.2 bảng 6 lớpSau khi hoàn thành phân tích cấu trúc lớp của bảng 4 lớp, sau đây là một ví dụ về phương pháp kết hợp của bảng 6 lớp để minh họa sự sắp xếp và kết hợp của cấu trúc lớp của bảng 6 lớp và phương pháp ưa thích. (1) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), POWER (Inner_4), Siganl_4 (Bottom). Kế hoạch 1 áp dụng 4 lớp lớp tín hiệu và 2 lớp lớp điện / mặt đất nội bộ, có nhiều lớp tín hiệu hơn, điều này có lợi cho công việc dây giữa các thành phần, nhưng các khuyết tật của kế hoạch này cũng rõ ràng hơn, được thể hiện trong hai khía cạnh sau.1. Lớp điện và lớp mặt đất cách nhau rất xa và không được ghép nối hoàn toàn.2. Lớp tín hiệu Siganl_2 (Inner_2) và Siganl_3 (Inner_3) liền kề trực tiếp, và sự cô lập tín hiệu không tốt, và crosstalk có khả năng xảy ra. (2) Siganl_1 (Top), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (Inner_4), Siganl_4 (Bottom). Kế hoạch 2 So với kế hoạch 1, lớp cung cấp điện và lớp mặt đất được ghép nối hoàn toàn, có một số lợi thế so với kế hoạch 1, nhưng các lớp tín hiệu Siganl_1 (Top) và Siganl_2 (Inner_1) và Siganl_3 (Inner_4) và Siganl_4 (Bottom) trực tiếp tiếp cận, cách ly tín hiệu không tốt, và vấn đề giao tiếp dễ dàng chưa được giải quyết. (3) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), POWER (Inner_3), GND (Inner_4), Siganl_3 (Bottom). So với kế hoạch 1 và kế hoạch 2, kế hoạch 3 giảm một lớp tín hiệu và thêm một lớp điện bên trong. Mặc dù các lớp có sẵn cho dây được giảm, kế hoạch này giải quyết các khiếm khuyết phổ biến của kế hoạch 1 và kế hoạch 2.1. Lớp điện và lớp mặt đất được ghép chặt chẽ.2. Mỗi lớp tín hiệu liền kề trực tiếp với lớp điện bên trong, và được cô lập hiệu quả với các lớp tín hiệu khác, vì vậy crosstalk không dễ xảy ra. Siganl_2 (Inner_2) nằm liền kề với hai lớp điện bên trong GND (Inner_1) và POWER (Inner_3), có thể được sử dụng để truyền tín hiệu tốc độ cao. Hai lớp điện bên trong có thể bảo vệ hiệu quả sự can thiệp bên ngoài với lớp Siganl_2 (Inner_2) và sự can thiệp Siganl_2 (Inner_2) với thế giới bên ngoài. Để xem xét tất cả các khía cạnh, kế hoạch 3 rõ ràng là một loại hóa học. Đồng thời, kế hoạch 3 cũng là một cấu trúc lớp phổ biến được sử dụng cho các tấm 6 lớp. Thông qua phân tích hai ví dụ trên, tôi tin rằng độc giả có một sự hiểu biết nhất định về cấu trúc tầng lớp, nhưng trong một số trường hợp, một kế hoạch nhất định không thể đáp ứng tất cả các yêu cầu, điều này đòi hỏi phải xem xét ưu tiên của các nguyên tắc thiết kế khác nhau. Thật không may, bởi vì thiết kế lớp của bảng mạch có liên quan chặt chẽ đến các đặc điểm của mạch thực tế, hiệu suất chống nhiễu và trọng tâm thiết kế của các mạch khác nhau khác nhau, vì vậy trên thực tế, các nguyên tắc này không có ưu tiên nhất định để tham khảo. Nhưng chắc chắn rằng nguyên tắc thiết kế 2 (lớp cung cấp điện nội bộ và lớp mặt đất nên được ghép chặt chẽ) cần được thỏa mãn trước tiên trong thiết kế, và nếu các tín hiệu tốc độ cao cần được truyền trong mạch, sau đó nguyên tắc thiết kế 3 (lớp truyền tín hiệu tốc độ cao trong mạch) nên là lớp trung gian tín hiệu, và được đặt giữa hai lớp điện bên trong) phải được thỏa mãn. Bản thân thứ tự dây không nhất thiết phải cố định, nhưng có một số tiêu chuẩn và nguyên tắc để hạn chế nó: ví dụ, các lớp liền kề của lớp trên cùng và dưới sử dụng GND để đảm bảo các đặc điểm EMC của bảng; Ví dụ, mỗi lớp tín hiệu tốt nhất là sử dụng như một lớp GND tham chiếu Plane; nguồn cung cấp điện được sử dụng bởi toàn bộ bảng đơn được ưu tiên đặt toàn bộ một mảnh đồng; người dễ gây nhiễu, bảng PCB tốc độ cao và lớp bên trong dọc theo quá trình chuyển tiếp được ưa thích, v.v.