Em geral, existem duas regras principais para o design laminado:
1. Cada camada de roteamento deve ter uma camada de referência adjacente (fonte de alimentação ou formação);
2. A camada de alimentação principal adjacente e o solo devem ser mantidos a uma distância mínima para fornecer uma grande capacitância de acoplamento;
A seguir está um exemplo de uma pilha de duas a oito camadas:
A.placa PCB de um lado e placa PCB de dois lados laminada
Para duas camadas, como o número de camadas é pequeno, não há problema 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 dupla está se tornando cada vez mais proeminente. A principal razão para esse 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. A maneira mais simples de melhorar a compatibilidade eletromagnética de uma linha é reduzir a área do loop de um sinal crítico.
Sinal crítico: Do ponto de vista da compatibilidade eletromagnética, sinal crítico refere-se principalmente ao sinal que produz radiação forte e é sensível ao mundo exterior. Os sinais que podem produzir radiação forte são geralmente sinais periódicos, como sinais baixos de relógios ou endereços. Sinais sensíveis a interferências são aqueles com baixos níveis de sinais analógicos.
Placas de camada única e dupla são geralmente usadas em projetos de simulação de baixa frequência abaixo de 10 KHz:
1) Disponha os cabos de energia na mesma camada de forma radial, minimizando a soma do comprimento das linhas;
2) Ao passar o fio de alimentação e o fio terra próximos um do outro, instale um fio terra próximo ao fio de sinal principal, o mais próximo possível. Assim, uma área de loop menor é formada e a sensibilidade da radiação de modo diferencial à interferência externa é reduzida. Quando um fio terra é adicionado próximo ao fio de sinal, um circuito com a menor área é formado, e a corrente do sinal deve ser roteada por este circuito em vez do outro caminho de aterramento.
3) Se for uma placa de circuito de camada dupla, pode-se usar um fio terra do outro lado da placa de circuito, próximo à linha de sinal, abaixo dela, com a maior largura possível. A área do circuito resultante é igual à espessura da placa de circuito multiplicada pelo comprimento da linha de sinal.
B. Laminação de quatro camadas
1. Sinal-terra (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
Para ambos os projetos laminados, o problema potencial reside na espessura tradicional da placa de 1,6 mm (62 mil). O espaçamento entre camadas se tornará grande, não apenas propício para a impedância de controle, acoplamento entre camadas e blindagem; em particular, o grande espaçamento entre as camadas da fonte de alimentação reduz a capacitância da placa e não é propício para a filtragem de ruído.
O primeiro esquema é geralmente usado quando há um grande número de chips na placa. Este esquema pode obter melhor desempenho de SI, mas o desempenho de EMI não é tão bom, sendo controlado principalmente pela fiação e outros detalhes. Atenção principal: a formação é colocada na camada de sinal mais densa, propícia à absorção e supressão da radiação; aumente a área da placa para refletir a regra 20H.
O segundo esquema é geralmente usado quando a densidade de chips na placa é baixa o suficiente e há área suficiente ao redor do chip para a aplicação do revestimento de cobre necessário. Neste esquema, a camada externa da placa de circuito impresso é toda de estrato, e as duas camadas intermediárias são a camada de sinal/potência. A alimentação na camada de sinal é roteada com uma linha larga, o que pode reduzir a impedância do caminho da corrente de alimentação, e a impedância do caminho da microfita de sinal também é baixa, além de proteger a radiação do sinal interno através da camada externa. Do ponto de vista do controle de EMI, esta é a melhor estrutura de placa de circuito impresso de 4 camadas disponível.
Atenção principal: as duas camadas intermediárias do sinal, o espaçamento da camada de mistura de energia deve ser aberto, a direção da linha deve ser vertical, evitando diafonia; área do painel de controle apropriada, refletindo as regras 20H; se a impedância dos fios for controlada, coloque-os cuidadosamente sob as ilhas de cobre da fonte de alimentação e do aterramento. Além disso, a fonte de alimentação ou o cobre devem ser interconectados o máximo possível para garantir a conectividade CC e de baixa frequência.
C. Laminação de seis camadas de placas
Para projetos com alta densidade de chips e alta frequência de clock, deve-se considerar o projeto de uma placa de 6 camadas. O método de laminação recomendado é:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Neste esquema, o esquema de laminação atinge boa integridade de sinal, com a camada de sinal adjacente à camada de aterramento, a camada de energia pareada com a camada de aterramento, a impedância de cada camada de roteamento pode ser bem controlada e ambas as camadas podem absorver bem as linhas magnéticas. Além disso, pode fornecer um melhor caminho de retorno para cada camada de sinal sob a condição de fornecimento e formação de energia completos.
2. GND-SIG-GND-ENERGIA-SIG-GND;
Para este esquema, este se aplica apenas aos casos em que a densidade do dispositivo não é muito alta. Esta camada possui todas as vantagens da camada superior, e o plano de terra das camadas superior e inferior é relativamente completo, o que pode ser usado como uma camada de blindagem melhor. É importante observar que a camada de energia deve estar próxima da camada que não é o plano do componente principal, pois o plano inferior será mais completo. Portanto, o desempenho de EMI é melhor do que o primeiro esquema.
Resumo: Para o esquema de placa de seis camadas, o espaçamento entre a camada de energia e o terra deve ser minimizado para obter um bom acoplamento entre energia e terra. No entanto, embora a espessura da placa seja de 62 mil e o espaçamento entre as camadas sejam reduzidos, ainda é difícil controlar o espaçamento entre a fonte de energia principal e a camada de terra, que é muito pequeno. Comparado ao primeiro e ao segundo esquemas, o custo do segundo esquema é significativamente maior. Portanto, geralmente escolhemos a primeira opção ao empilhar. Durante o projeto, siga as regras 20H e as regras da camada espelhada.
D. Laminação de oito camadas
1. Devido à baixa capacidade de absorção eletromagnética e à alta impedância de potência, este não é um bom método de laminação. Sua estrutura é a seguinte:
1. Superfície do componente de sinal 1, camada de fiação microstrip
2. Camada de roteamento microstrip interna de sinal 2, boa camada de roteamento (direção X)
3.Terra
4. Camada de roteamento de linha de tira de sinal 3, boa camada de roteamento (direção Y)
5. Camada de roteamento de cabo de sinal 4
6. Poder
7. Camada de fiação microstrip interna do sinal 5
8. Camada de fiação Microstrip de sinal 6
2. É uma variante do terceiro modo de empilhamento. Devido à adição da camada de referência, apresenta melhor desempenho EMI e a impedância característica de cada camada de sinal pode ser bem controlada.
1. Superfície do componente de sinal 1, camada de fiação microstrip, boa camada de fiação
2. Estrato de solo, boa capacidade de absorção de ondas eletromagnéticas
3. Camada de roteamento de cabos de sinal 2. Boa camada de roteamento de cabos
4. Camada de potência e os estratos seguintes constituem excelente absorção eletromagnética 5. Camada de solo
6. Camada de roteamento de cabos de sinal 3. Boa camada de roteamento de cabos
7. Formação de potência, com grande impedância de potência
8. Camada de cabo Microstrip de sinal 4. Boa camada de cabo
3. O melhor modo de empilhamento, porque o uso do plano de referência de solo multicamadas tem capacidade de absorção geomagnética muito boa.
1. Superfície do componente de sinal 1, camada de fiação microstrip, boa camada de fiação
2. Estrato de solo, boa capacidade de absorção de ondas eletromagnéticas
3. Camada de roteamento de cabos de sinal 2. Boa camada de roteamento de cabos
4. Camada de potência e os estratos seguintes constituem excelente absorção eletromagnética 5. Camada de solo
6. Camada de roteamento de cabos de sinal 3. Boa camada de roteamento de cabos
7. Estrato de solo, melhor capacidade de absorção de ondas eletromagnéticas
8. Camada de cabo Microstrip de sinal 4. Boa camada de cabo
A escolha de quantas camadas usar e como usá-las depende do número de redes de sinal na placa, da densidade do dispositivo, da densidade do PIN, da frequência do sinal, do tamanho da placa e de muitos outros fatores. Precisamos levar esses fatores em consideração. Quanto maior o número de redes de sinal, maior a densidade do dispositivo, quanto maior a densidade do PIN, maior a frequência do sinal. O projeto do sinal deve ser adotado na medida do possível. Para um bom desempenho de EMI, é melhor garantir que cada camada de sinal tenha sua própria camada de referência.
Horário da publicação: 26/06/2023
