Mit dem Aufkommen des Informationszeitalters wird die Verwendung von Leiterplatten immer umfassender und die Entwicklung von Leiterplatten wird immer komplexer.Da elektronische Bauteile immer dichter auf der Leiterplatte angeordnet sind, sind elektrische Interferenzen zu einem unvermeidlichen Problem geworden.Beim Design und der Anwendung von Multilayer-Platinen müssen die Signalschicht und die Leistungsschicht getrennt werden, daher ist das Design und die Anordnung des Stapels besonders wichtig.Ein gutes Designschema kann den Einfluss von EMI und Übersprechen in Mehrschichtplatinen stark reduzieren.
Im Vergleich zu gewöhnlichen Single-Layer-Boards fügt das Design von Multi-Layer-Boards Signalschichten und Verdrahtungsschichten hinzu und ordnet unabhängige Leistungsschichten und Erdungsschichten an.Die Vorteile von Mehrschichtplatinen spiegeln sich hauptsächlich in der Bereitstellung einer stabilen Spannung für die digitale Signalumwandlung und der gleichmäßigen gleichzeitigen Stromversorgung jeder Komponente wider, wodurch die Interferenz zwischen Signalen effektiv reduziert wird.
Die Stromversorgung wird in einem großen Bereich der Kupferverlegung und der Erdungsschicht verwendet, wodurch der Widerstand der Leistungsschicht und der Erdungsschicht stark reduziert werden kann, sodass die Spannung auf der Leistungsschicht stabil ist und die Eigenschaften jeder Signalleitung gewährleistet werden, was der Impedanz- und Übersprechminderung sehr zugute kommt.Beim Design von High-End-Leiterplatten wurde klar festgelegt, dass mehr als 60 % der Stapelschemata verwendet werden sollten.Multilayer-Boards, elektrische Eigenschaften und Unterdrückung elektromagnetischer Strahlung haben alle unvergleichliche Vorteile gegenüber Low-Layer-Boards.In Bezug auf die Kosten gilt allgemein gesagt, je mehr Schichten vorhanden sind, desto teurer ist der Preis, da die Kosten der Leiterplatte von der Anzahl der Schichten und der Dichte pro Flächeneinheit abhängen.Nach dem Reduzieren der Anzahl von Schichten wird der Verdrahtungsraum reduziert, wodurch die Verdrahtungsdichte erhöht wird., und erfüllen sogar die Designanforderungen, indem Sie die Linienbreite und den Abstand reduzieren.Diese können die Kosten entsprechend erhöhen.Es ist möglich, das Stapeln zu reduzieren und die Kosten zu reduzieren, aber es verschlechtert die elektrische Leistung.Diese Art der Gestaltung ist in der Regel kontraproduktiv.
Betrachtet man die PCB-Microstrip-Verdrahtung auf dem Modell, kann die Erdungsschicht auch als Teil der Übertragungsleitung betrachtet werden.Die geerdete Kupferschicht kann als Signalleitungs-Schleifenpfad verwendet werden.Die Stromversorgungsebene ist im Fall von Wechselstrom über einen Entkopplungskondensator mit der Masseebene verbunden.Beide sind gleichwertig.Der Unterschied zwischen niederfrequenten und hochfrequenten Stromschleifen besteht darin, dass.Bei niedrigen Frequenzen folgt der Rückstrom dem Weg des geringsten Widerstands.Bei hohen Frequenzen verläuft der Rückstrom auf dem Weg der geringsten Induktivität.Der Strom kehrt konzentriert und direkt unter den Signalspuren verteilt zurück.
Wenn im Fall von Hochfrequenz ein Draht direkt auf die Erdungsschicht gelegt wird, fließt der Stromrückfluss auch dann, wenn mehr Schleifen vorhanden sind, von der Verdrahtungsschicht unter dem Ursprungspfad zurück zur Signalquelle.Denn dieser Weg hat die geringste Impedanz.Diese Art der Verwendung einer großen kapazitiven Kopplung zur Unterdrückung des elektrischen Felds und einer minimalen kapazitiven Kopplung zur Unterdrückung der magnetischen Anlage, um eine niedrige Reaktanz aufrechtzuerhalten, nennen wir Selbstabschirmung.
Aus der Formel ist ersichtlich, dass beim Rückfluss des Stroms der Abstand von der Signalleitung umgekehrt proportional zur Stromdichte ist.Dies minimiert die Schleifenfläche und die Induktivität.Gleichzeitig kann daraus geschlossen werden, dass bei geringem Abstand zwischen der Signalleitung und der Schleife die Ströme der beiden ähnlich groß und entgegengesetzt gerichtet sind.Und das vom externen Raum erzeugte Magnetfeld kann ausgeglichen werden, sodass die externe EMI ebenfalls sehr gering ist.Beim Stack-Design ist es am besten, wenn jede Signalspur einer sehr nahen Masseschicht entspricht.
Bei dem Problem des Übersprechens auf der Masseschicht ist das durch Hochfrequenzschaltungen verursachte Übersprechen hauptsächlich auf eine induktive Kopplung zurückzuführen.Aus der obigen Stromschleifenformel kann geschlossen werden, dass sich die von den beiden nahe beieinander liegenden Signalleitungen erzeugten Schleifenströme überlappen werden.Es wird also magnetische Interferenz geben.
K in der Formel bezieht sich auf die Signalanstiegszeit und die Länge der Störsignalleitung.In der Stack-Einstellung wird durch Verkürzen des Abstands zwischen der Signalschicht und der Erdungsschicht die Interferenz von der Erdungsschicht effektiv reduziert.Beim Verlegen von Kupfer auf der Stromversorgungsebene und der Erdungsebene auf der Leiterplattenverdrahtung erscheint im Bereich der Kupferverlegung eine Trennwand, wenn Sie nicht darauf achten.Das Auftreten dieser Art von Problem ist höchstwahrscheinlich auf die hohe Dichte von Durchgangslöchern oder das unangemessene Design des Durchgangsisolationsbereichs zurückzuführen.Dadurch wird die Anstiegszeit verlangsamt und die Schleifenfläche vergrößert.Die Induktivität nimmt zu und erzeugt Übersprechen und EMI.
Wir sollten unser Bestes versuchen, die Shop-Köpfe paarweise aufzustellen.Dies geschieht unter Berücksichtigung der Anforderungen an die Gleichgewichtsstruktur im Prozess, da die unausgeglichene Struktur die Verformung der Leiterplatte verursachen kann.Für jede Signalschicht ist es am besten, eine gewöhnliche Stadt als Intervall zu haben.Die Entfernung zwischen der High-End-Stromversorgung und der Kupferstadt ist förderlich für Stabilität und Reduzierung von EMI.Beim Design von Hochgeschwindigkeitsplatinen können redundante Masseebenen hinzugefügt werden, um Signalebenen zu isolieren.
Postzeit: 23. März 2023