O design laminado obedece principalmente a duas regras:
1. Cada camada de fiação deve ter uma camada de referência adjacente (camada de alimentação ou terra);
2. A camada de energia principal adjacente e a camada de aterramento devem ser mantidas a uma distância mínima para fornecer maior capacitância de acoplamento;
A seguir está uma lista da pilha de placa de duas camadas para placa de oito camadas, por exemplo, explicação:
1. Placa PCB de um lado e pilha de placas PCB de dupla face
Para placas de duas camadas, devido ao pequeno número de camadas, não há mais problemas de laminação. O controle da radiação EMI é considerado principalmente a partir da fiação e do layout;
A compatibilidade eletromagnética de placas de camada única e placas de camada dupla tornou-se cada vez mais proeminente. A principal razão para este fenômeno é que a área do loop de sinal é muito grande, o que não só produz forte radiação eletromagnética, mas também torna o circuito sensível a interferências externas. Para melhorar a compatibilidade eletromagnética do circuito, a maneira mais fácil é reduzir a área do loop do sinal principal.
Sinal principal: Do ponto de vista da compatibilidade eletromagnética, os sinais principais referem-se principalmente a sinais que produzem radiação forte e sinais sensíveis ao mundo exterior. Os sinais que podem gerar radiação forte são geralmente sinais periódicos, como sinais de relógio ou endereços de ordem inferior. Os sinais sensíveis à interferência são sinais analógicos com níveis mais baixos.
Placas de camada única e dupla são geralmente usadas em projetos analógicos de baixa frequência abaixo de 10KHz:
1) Os traços de energia na mesma camada são roteados radialmente e o comprimento total das linhas é minimizado;
2) Ao passar os fios de alimentação e terra, eles devem estar próximos um do outro; coloque um fio terra ao lado do fio de sinal da chave, e esse fio terra deve estar o mais próximo possível do fio de sinal. Desta forma, uma área de loop menor é formada e a sensibilidade da radiação de modo diferencial a interferências externas é reduzida. Quando um fio terra é adicionado próximo ao fio de sinal, um loop com a menor área é formado, e a corrente do sinal certamente tomará esse loop em vez de outros fios terra.
3) Se for uma placa de circuito de camada dupla, você pode colocar um fio terra ao longo da linha de sinal do outro lado da placa de circuito, imediatamente abaixo da linha de sinal, e a primeira linha deve ser a mais larga possível. A área do loop formada desta forma é igual à espessura da placa de circuito multiplicada pelo comprimento da linha de sinal.
Laminados de duas e quatro camadas
1. SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG;
2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND;
Para os dois designs laminados acima, o problema potencial é a espessura tradicional da placa de 1,6 mm (62mil). O espaçamento entre camadas se tornará muito grande, o que não é apenas desfavorável para controlar a impedância, o acoplamento entre camadas e a blindagem; em particular, o grande espaçamento entre os planos de aterramento de energia reduz a capacitância da placa e não conduz à filtragem de ruído.
Para o primeiro esquema, geralmente é aplicado à situação em que há mais fichas no tabuleiro. Este tipo de esquema pode obter melhor desempenho do SI, mas não é muito bom para o desempenho do EMI, principalmente através da fiação e outros detalhes de controle. Atenção principal: A camada terrestre é colocada na camada de conexão da camada de sinal com o sinal mais denso, o que é benéfico para absorver e suprimir a radiação; aumente a área do tabuleiro para refletir a regra 20H.
Quanto à segunda solução, geralmente é usada quando a densidade do chip na placa é baixa o suficiente e há área suficiente ao redor do chip (coloque a camada de cobre de potência necessária). Neste esquema, a camada externa do PCB é a camada de aterramento e as duas camadas intermediárias são as camadas de sinal/potência. A fonte de alimentação na camada de sinal é roteada com uma linha larga, o que pode tornar baixa a impedância do caminho da corrente da fonte de alimentação, e a impedância do caminho da microfita do sinal também é baixa, e a radiação do sinal da camada interna também pode ser protegida por a camada externa. Do ponto de vista do controle EMI, esta é a melhor estrutura de PCB de 4 camadas disponível.
Atenção principal: A distância entre as duas camadas intermediárias das camadas de mistura de sinal e potência deve ser ampliada e a direção da fiação deve ser vertical para evitar diafonia; a área do tabuleiro deve ser controlada adequadamente para refletir a regra 20H; se você deseja controlar a impedância da fiação, a solução acima deve ter muito cuidado ao direcionar os fios. Ela está disposta sob a ilha de cobre para alimentação e aterramento. Além disso, o cobre na fonte de alimentação ou na camada de aterramento deve ser interconectado tanto quanto possível para garantir conectividade CC e de baixa frequência.
Laminado de três e seis camadas
Para projetos com maior densidade de chips e maior frequência de clock, um projeto de placa de 6 camadas deve ser considerado, e o método de empilhamento é recomendado:
1. SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG;
Para este tipo de esquema, este tipo de esquema laminado pode obter melhor integridade do sinal, a camada de sinal é adjacente à camada de aterramento, a camada de potência e a camada de aterramento são emparelhadas, a impedância de cada camada de fiação pode ser melhor controlada e dois O estrato pode absorver bem as linhas do campo magnético. E quando a fonte de alimentação e a camada de aterramento estiverem completas, ela poderá fornecer um melhor caminho de retorno para cada camada de sinal.
2. GND－SIG－GND－PWR－SIG－GND;
Para este tipo de esquema, este tipo de esquema só é adequado para a situação em que a densidade do dispositivo não é muito alta, este tipo de laminação tem todas as vantagens da laminação superior, e o plano de terra das camadas superior e inferior é relativamente completo, que pode ser usado como uma melhor camada de blindagem para usar. Deve-se observar que a camada de potência deve ficar próxima à camada que não é a superfície do componente principal, pois o plano da camada inferior será mais completo. Portanto, o desempenho do EMI é melhor que a primeira solução.
Resumo: Para o esquema de placa de seis camadas, a distância entre a camada de potência e a camada de aterramento deve ser minimizada para obter boa potência e acoplamento de aterramento. No entanto, embora a espessura da placa seja de 62mil e o espaçamento entre camadas seja reduzido, não é fácil controlar que o espaçamento entre a fonte de alimentação principal e a camada de solo seja pequeno. Comparando o primeiro regime com o segundo regime, o custo do segundo regime aumentará bastante. Portanto, geralmente escolhemos a primeira opção ao empilhar. Ao projetar, siga a regra 20H e a regra da camada espelhada.
Laminados de quatro e oito camadas
1. Este não é um bom método de empilhamento devido à má absorção eletromagnética e à grande impedância da fonte de alimentação. Sua estrutura é a seguinte:
1. Superfície do componente do sinal 1, camada de fiação microstrip
2. Camada de fiação microstrip interna do sinal 2, melhor camada de fiação (direção X)
3.Terreno
4. Camada de roteamento stripline de sinal 3, melhor camada de roteamento (direção Y)
5. Camada de roteamento stripline do sinal 4
6. Potência
7. Camada de fiação microstrip interna do sinal 5
8. Camada de rastreamento de microfita de sinal 6
2. É uma variante do terceiro método de empilhamento. Devido à adição da camada de referência, possui melhor desempenho EMI e a impedância característica de cada camada de sinal pode ser bem controlada
1. Superfície do componente do sinal 1, camada de fiação microstrip, boa camada de fiação
2. Estrato terrestre, boa capacidade de absorção de ondas eletromagnéticas
3. Camada de roteamento stripline de sinal 2, boa camada de roteamento
4. Camada de energia, formando excelente absorção eletromagnética com a camada de solo abaixo 5. Camada de solo
6.Signal 3 camada de roteamento stripline, boa camada de roteamento
7. Estrato de energia, com grande impedância de fonte de alimentação
8. camada de fiação microstrip de sinal 4, boa camada de fiação
3. O melhor método de empilhamento, devido ao uso de planos de referência terrestres multicamadas, possui muito boa capacidade de absorção geomagnética.
1. Superfície do componente do sinal 1, camada de fiação microstrip, boa camada de fiação
2. Estrato terrestre, melhor capacidade de absorção de ondas eletromagnéticas
3. Camada de roteamento stripline de sinal 2, boa camada de roteamento
4. Camada de energia, formando excelente absorção eletromagnética com a camada de solo abaixo 5. Camada de solo
6.Signal 3 camada de roteamento stripline, boa camada de roteamento
7. Estrato terrestre, melhor capacidade de absorção de ondas eletromagnéticas
8. camada de fiação microstrip de sinal 4, boa camada de fiação
Como escolher quantas camadas de placas serão usadas no design e como empilhá-las depende de muitos fatores, como o número de redes de sinal na placa, densidade do dispositivo, densidade do PIN, frequência do sinal, tamanho da placa e assim por diante. Devemos considerar esses fatores de forma abrangente. Para redes com mais sinal, quanto maior a densidade do dispositivo, maior a densidade do PIN e maior a frequência do sinal, o design da placa multicamadas deve ser adotado tanto quanto possível. Para obter um bom desempenho de EMI, é melhor garantir que cada camada de sinal tenha sua própria camada de referência.