Nói chung, có hai quy tắc chính cho thiết kế nhiều lớp:
1. Mỗi lớp định tuyến phải có một lớp tham chiếu liền kề (nguồn điện hoặc hình thành);
2. Lớp nguồn chính liền kề và mặt đất phải được giữ ở khoảng cách tối thiểu để cung cấp điện dung ghép lớn;
Sau đây là ví dụ về ngăn xếp từ hai lớp đến tám lớp:
A.Bảng mạch PCB một mặt và bảng mạch PCB hai mặt nhiều lớp
Đối với hai lớp, vì số lượng lớp ít nên không có vấn đề cán màng. Kiểm soát bức xạ EMI chủ yếu được xem xét từ hệ thống dây điện và cách bố trí;
Khả năng tương thích điện từ của tấm một lớp và hai lớp ngày càng trở nên nổi bật. Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng này là do diện tích của vòng tín hiệu quá lớn, không chỉ tạo ra bức xạ điện từ mạnh mà còn khiến mạch trở nên nhạy cảm với nhiễu từ bên ngoài. Cách đơn giản nhất để cải thiện khả năng tương thích điện từ của đường dây là giảm diện tích vòng lặp của tín hiệu quan trọng.
Tín hiệu quan trọng: Từ góc độ tương thích điện từ, tín hiệu quan trọng chủ yếu đề cập đến tín hiệu tạo ra bức xạ mạnh và nhạy cảm với thế giới bên ngoài. Các tín hiệu có thể tạo ra bức xạ mạnh thường là các tín hiệu định kỳ, chẳng hạn như tín hiệu thấp của đồng hồ hoặc địa chỉ. Tín hiệu nhạy cảm với nhiễu là những tín hiệu có mức tín hiệu tương tự thấp.
Các tấm một lớp và hai lớp thường được sử dụng trong các thiết kế mô phỏng tần số thấp dưới 10KHz:
1) Đi dây cáp điện trên cùng một lớp theo hướng xuyên tâm và giảm thiểu tổng chiều dài của các đường dây;
2) Khi đi dây nguồn và dây nối đất phải ở gần nhau; Đặt dây nối đất gần dây tín hiệu chính càng gần càng tốt. Do đó, diện tích vòng lặp nhỏ hơn được hình thành và độ nhạy của bức xạ chế độ vi sai đối với nhiễu bên ngoài bị giảm. Khi thêm dây nối đất bên cạnh dây tín hiệu, một mạch có diện tích nhỏ nhất sẽ được hình thành và dòng tín hiệu phải được định tuyến qua mạch này chứ không phải đường nối đất khác.
3) Nếu là bảng mạch hai lớp thì có thể ở phía bên kia của bảng mạch, sát đường tín hiệu bên dưới, dọc theo đường tín hiệu có một dây nối đất, một đường càng rộng càng tốt. Diện tích mạch thu được bằng độ dày của bảng mạch nhân với chiều dài của đường tín hiệu.
B. Cán bốn lớp
1. Sig-gnd (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
Đối với cả hai thiết kế nhiều lớp này, vấn đề tiềm ẩn là ở độ dày tấm truyền thống 1,6 mm (62 triệu). Khoảng cách các lớp sẽ trở nên lớn, không chỉ có lợi cho trở kháng điều khiển, khớp nối và che chắn giữa các lớp; Đặc biệt, khoảng cách lớn giữa các tầng cấp điện làm giảm điện dung của tấm và không có lợi cho việc lọc tiếng ồn.
Đối với sơ đồ đầu tiên, nó thường được sử dụng trong trường hợp có số lượng lớn chip trên bảng. Sơ đồ này có thể đạt được hiệu suất SI tốt hơn, nhưng hiệu suất EMI không tốt lắm, chủ yếu được điều khiển bằng hệ thống dây điện và các chi tiết khác. Chú ý chính: Sự hình thành được đặt trong lớp tín hiệu của lớp tín hiệu dày đặc nhất, có lợi cho việc hấp thụ và triệt tiêu bức xạ; Tăng diện tích tấm để phản ánh quy tắc 20H.
Đối với sơ đồ thứ hai, nó thường được sử dụng khi mật độ chip trên bo mạch đủ thấp và có đủ diện tích xung quanh chip để đặt lớp phủ đồng công suất cần thiết. Trong sơ đồ này, lớp ngoài của PCB là tất cả các tầng và hai lớp ở giữa là lớp tín hiệu/nguồn. Nguồn điện trên lớp tín hiệu được định tuyến bằng một đường rộng, có thể làm cho trở kháng đường dẫn của dòng điện thấp và trở kháng của đường dẫn vi dải tín hiệu cũng thấp và cũng có thể che chắn bức xạ tín hiệu bên trong qua lớp bên ngoài. lớp. Từ quan điểm kiểm soát EMI, đây là cấu trúc PCB 4 lớp tốt nhất hiện có.
Chú ý chính: hai lớp tín hiệu ở giữa, khoảng cách giữa các lớp trộn công suất phải được mở, hướng của đường thẳng đứng, tránh nhiễu xuyên âm; Diện tích bảng điều khiển phù hợp, phản ánh quy tắc 20H; Nếu cần kiểm soát trở kháng của dây, hãy đặt dây thật cẩn thận bên dưới đảo đồng của nguồn điện và mặt đất. Ngoài ra, nguồn điện hoặc đặt đồng phải được kết nối với nhau càng nhiều càng tốt để đảm bảo kết nối DC và tần số thấp.
C. Cán sáu lớp tấm
Để thiết kế mật độ chip cao và tần số xung nhịp cao, nên xem xét thiết kế bo mạch 6 lớp. Phương pháp cán được khuyến khích:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Đối với sơ đồ này, sơ đồ cán màng đạt được tính toàn vẹn tín hiệu tốt, với lớp tín hiệu liền kề với lớp nối đất, lớp nguồn ghép nối với lớp nối đất, trở kháng của mỗi lớp định tuyến có thể được kiểm soát tốt và cả hai lớp đều có thể hấp thụ tốt đường dây từ . Ngoài ra, nó có thể cung cấp đường trở lại tốt hơn cho từng lớp tín hiệu trong điều kiện được cung cấp và hình thành nguồn điện hoàn chỉnh.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Đối với sơ đồ này, sơ đồ này chỉ áp dụng cho trường hợp mật độ thiết bị không cao lắm. Lớp này có tất cả các ưu điểm của lớp trên, mặt phẳng nền của lớp trên và lớp dưới tương đối hoàn chỉnh, có thể được sử dụng làm lớp che chắn tốt hơn. Điều quan trọng cần lưu ý là lớp năng lượng phải ở gần lớp không phải là mặt phẳng thành phần chính, vì mặt phẳng phía dưới sẽ hoàn thiện hơn. Do đó, hiệu suất EMI tốt hơn sơ đồ đầu tiên.
Tóm tắt: Đối với sơ đồ bảng sáu lớp, khoảng cách giữa lớp nguồn và mặt đất cần được giảm thiểu để có được nguồn điện và khả năng tiếp đất tốt. Tuy nhiên, mặc dù độ dày tấm 62mil và khoảng cách giữa các lớp đã giảm nhưng vẫn khó kiểm soát được khoảng cách giữa nguồn điện chính và lớp đất rất nhỏ. So với phương án thứ nhất và phương án thứ hai, chi phí của phương án thứ hai tăng lên rất nhiều. Vì vậy, chúng ta thường chọn phương án đầu tiên khi xếp chồng. Trong quá trình thiết kế, hãy tuân theo quy tắc 20H và quy tắc lớp gương.
D. Cán tám lớp
1, Do khả năng hấp thụ điện từ kém và trở kháng công suất lớn, đây không phải là cách cán màng tốt. Cấu trúc của nó như sau:
1.Bề mặt thành phần tín hiệu 1, lớp dây microstrip
2.Signal 2 lớp định tuyến microstrip bên trong, lớp định tuyến tốt (hướng X)
3. Mặt đất
4.Tín hiệu 3 Lớp định tuyến đường dải, lớp định tuyến tốt (hướng Y)
5.Tín hiệu 4 Lớp định tuyến cáp
6. Quyền lực
7.Tín hiệu 5 lớp dây microstrip bên trong
8.Tín hiệu 6 lớp dây Microstrip
2. Đây là một biến thể của chế độ xếp chồng thứ ba. Do có thêm lớp tham chiếu nên nó có hiệu suất EMI tốt hơn và trở kháng đặc tính của từng lớp tín hiệu có thể được kiểm soát tốt
1.Bề mặt tín hiệu 1 thành phần, lớp dây microstrip, lớp dây tốt
2. Tầng đất, khả năng hấp thụ sóng điện từ tốt
3.Tín hiệu 2 Lớp định tuyến cáp. Lớp định tuyến cáp tốt
4. Lớp năng lượng và các tầng sau tạo thành sự hấp thụ điện từ tuyệt vời 5. Tầng mặt đất
6.Tín hiệu 3 Lớp định tuyến cáp. Lớp định tuyến cáp tốt
7. Hình thành năng lượng, có trở kháng công suất lớn
8.Tín hiệu 4 Lớp cáp Microstrip. Lớp cáp tốt
3, Chế độ xếp chồng tốt nhất, vì sử dụng mặt phẳng tham chiếu mặt đất nhiều lớp có khả năng hấp thụ địa từ rất tốt.
1.Bề mặt tín hiệu 1 thành phần, lớp dây microstrip, lớp dây tốt
2. Tầng đất, khả năng hấp thụ sóng điện từ tốt
3.Tín hiệu 2 Lớp định tuyến cáp. Lớp định tuyến cáp tốt
4. Lớp năng lượng và các tầng sau tạo thành sự hấp thụ điện từ tuyệt vời 5. Tầng mặt đất
6.Tín hiệu 3 Lớp định tuyến cáp. Lớp định tuyến cáp tốt
7.Tầng đất, khả năng hấp thụ sóng điện từ tốt hơn
8.Tín hiệu 4 Lớp cáp Microstrip. Lớp cáp tốt
Việc lựa chọn sử dụng bao nhiêu lớp và cách sử dụng các lớp phụ thuộc vào số lượng mạng tín hiệu trên bo mạch, mật độ thiết bị, mật độ PIN, tần số tín hiệu, kích thước bảng và nhiều yếu tố khác. Chúng ta cần phải xem xét những yếu tố này. Số lượng mạng tín hiệu càng nhiều, mật độ thiết bị càng cao, mật độ PIN càng cao thì tần số thiết kế tín hiệu càng cao thì nên áp dụng càng nhiều càng tốt. Để có hiệu suất EMI tốt, tốt nhất là đảm bảo rằng mỗi lớp tín hiệu có lớp tham chiếu riêng.
Thời gian đăng: 26/06/2023
