Thiết kế ngăn xếp PCB tốc độ cao

Với sự ra đời của thời đại thông tin, việc sử dụng bảng pcb ngày càng trở nên rộng rãi hơn và sự phát triển của bảng pcb ngày càng trở nên phức tạp hơn.Khi các linh kiện điện tử được sắp xếp ngày càng dày đặc trên PCB, nhiễu điện đã trở thành một vấn đề không thể tránh khỏi.Trong thiết kế và ứng dụng của bảng nhiều lớp, lớp tín hiệu và lớp nguồn phải được tách biệt, vì vậy việc thiết kế và sắp xếp ngăn xếp đặc biệt quan trọng.Một sơ đồ thiết kế tốt có thể làm giảm đáng kể ảnh hưởng của EMI và nhiễu xuyên âm trong các bo mạch nhiều lớp.

So với bảng một lớp thông thường, thiết kế của bảng nhiều lớp bổ sung thêm các lớp tín hiệu, lớp dây và sắp xếp các lớp nguồn và lớp tiếp đất độc lập.Ưu điểm của bo mạch nhiều lớp chủ yếu thể hiện ở việc cung cấp điện áp ổn định để chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số và bổ sung đồng đều năng lượng cho từng thành phần cùng một lúc, giúp giảm nhiễu hiệu quả giữa các tín hiệu.

Nguồn điện được sử dụng trong một khu vực rộng lớn của lớp đồng và lớp đất, có thể làm giảm đáng kể điện trở của lớp điện và lớp đất, do đó điện áp trên lớp điện ổn định và đặc điểm của từng đường tín hiệu có thể được đảm bảo, điều này rất có lợi cho việc giảm trở kháng và nhiễu xuyên âm.Trong thiết kế bảng mạch cao cấp, người ta đã quy định rõ ràng rằng hơn 60% sơ đồ xếp chồng nên được sử dụng.Bảng nhiều lớp, đặc tính điện và triệt tiêu bức xạ điện từ đều có những ưu điểm không thể so sánh được so với bảng ít lớp.Về chi phí, nói chung, càng có nhiều lớp thì giá càng đắt, vì giá thành của bảng PCB liên quan đến số lớp và mật độ trên một đơn vị diện tích.Sau khi giảm số lớp, không gian đi dây sẽ giảm đi, do đó mật độ đi dây sẽ tăng lên., và thậm chí đáp ứng các yêu cầu thiết kế bằng cách giảm chiều rộng và khoảng cách của đường kẻ.Những điều này có thể làm tăng chi phí một cách thích hợp.Có thể giảm xếp chồng và giảm chi phí, nhưng nó làm cho hiệu suất điện kém hơn.Kiểu thiết kế này thường phản tác dụng.

Nhìn vào hệ thống dây vi dải PCB trên mô hình, lớp tiếp đất cũng có thể được coi là một phần của đường truyền.Lớp đồng nối đất có thể được sử dụng làm đường vòng dây tín hiệu.Mặt phẳng nguồn được kết nối với mặt phẳng nối đất thông qua một tụ điện tách rời, trong trường hợp là AC.Cả hai đều tương đương nhau.Sự khác biệt giữa các vòng lặp dòng điện tần số thấp và tần số cao là ở chỗ.Ở tần số thấp, dòng trở lại đi theo con đường ít điện trở nhất.Ở tần số cao, dòng trở lại nằm dọc theo đường dẫn ít tự cảm nhất.Dòng điện quay trở lại, tập trung và phân phối ngay bên dưới dấu vết tín hiệu.

Trong trường hợp tần số cao, nếu một dây được đặt trực tiếp trên lớp tiếp đất, ngay cả khi có nhiều vòng hơn, thì dòng điện trở lại sẽ quay trở lại nguồn tín hiệu từ lớp dây dưới đường dẫn gốc.Bởi vì con đường này có trở kháng ít nhất.Loại sử dụng khớp nối điện dung lớn này để triệt tiêu điện trường và khớp nối điện dung tối thiểu để triệt tiêu nhà máy từ tính nhằm duy trì điện trở thấp, chúng tôi gọi đó là tự che chắn.

Có thể thấy từ công thức rằng khi dòng điện chạy ngược lại, khoảng cách từ đường tín hiệu tỷ lệ nghịch với mật độ dòng điện.Điều này giảm thiểu diện tích vòng lặp và độ tự cảm.Đồng thời, có thể kết luận rằng nếu khoảng cách giữa đường tín hiệu và vòng dây gần nhau thì dòng điện của cả hai có độ lớn tương tự nhau và ngược chiều nhau.Và từ trường do không gian bên ngoài tạo ra có thể được bù lại, do đó EMI bên ngoài cũng rất nhỏ.Trong thiết kế ngăn xếp, tốt nhất là để mỗi dấu vết tín hiệu tương ứng với một lớp nền rất gần.

Trong vấn đề nhiễu xuyên âm trên lớp mặt đất, nhiễu xuyên âm gây ra bởi các mạch tần số cao chủ yếu là do ghép cảm ứng.Từ công thức vòng lặp dòng điện ở trên, có thể kết luận rằng dòng điện vòng lặp được tạo ra bởi hai đường tín hiệu gần nhau sẽ trùng nhau.Vì vậy sẽ có nhiễu từ.

K trong công thức có liên quan đến thời gian tăng tín hiệu và độ dài của đường tín hiệu nhiễu.Trong cài đặt ngăn xếp, việc rút ngắn khoảng cách giữa lớp tín hiệu và lớp tiếp đất sẽ giảm nhiễu từ lớp tiếp đất một cách hiệu quả.Khi đặt đồng trên lớp cấp nguồn và lớp nối đất trên hệ thống dây PCB, nếu bạn không chú ý sẽ xuất hiện một bức tường ngăn cách ở khu vực đặt đồng.Sự xuất hiện của loại vấn đề này rất có thể là do mật độ lỗ via cao hoặc thiết kế khu vực cách ly via không hợp lý.Điều này làm chậm thời gian tăng và tăng diện tích vòng lặp.Độ tự cảm tăng và tạo ra nhiễu xuyên âm và EMI.

Chúng ta nên cố gắng hết sức để thiết lập các trưởng cửa hàng theo cặp.Đây là xem xét các yêu cầu cấu trúc cân bằng trong quy trình, bởi vì cấu trúc không cân bằng có thể gây ra biến dạng của bảng pcb.Đối với mỗi lớp tín hiệu, tốt nhất là lấy một thành phố bình thường làm khoảng cách.Khoảng cách giữa nguồn cung cấp điện cao cấp và thành phố đồng có lợi cho sự ổn định và giảm EMI.Trong thiết kế bo mạch tốc độ cao, có thể thêm các mặt nền dự phòng để cách ly các mặt phẳng tín hiệu.