การออกแบบ PCB Stack ความเร็วสูง

ด้วยการกำเนิดของยุคข้อมูลข่าวสาร การใช้บอร์ด pcb นั้นกว้างขวางมากขึ้นเรื่อย ๆ และการพัฒนาบอร์ด pcb ก็ซับซ้อนมากขึ้นเรื่อย ๆเนื่องจากการจัดเรียงชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บน PCB อย่างหนาแน่นมากขึ้นเรื่อยๆ การรบกวนทางไฟฟ้าจึงกลายเป็นปัญหาที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการออกแบบและการใช้งานบอร์ดหลายชั้น จะต้องแยกชั้นสัญญาณและชั้นพลังงาน ดังนั้นการออกแบบและการจัดเรียงสแต็คจึงมีความสำคัญเป็นพิเศษรูปแบบการออกแบบที่ดีสามารถลดอิทธิพลของ EMI และ crosstalk ในบอร์ดหลายชั้นได้อย่างมาก

เมื่อเทียบกับบอร์ดชั้นเดียวทั่วไป การออกแบบบอร์ดหลายชั้นจะเพิ่มชั้นสัญญาณ ชั้นสายไฟ และจัดชั้นกำลังไฟฟ้าและชั้นกราวด์แยกจากกันข้อดีของบอร์ดหลายชั้นสะท้อนให้เห็นเป็นหลักในการให้แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรสำหรับการแปลงสัญญาณดิจิทัล และเพิ่มพลังงานให้กับแต่ละส่วนประกอบอย่างสม่ำเสมอในเวลาเดียวกัน ลดการรบกวนระหว่างสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แหล่งจ่ายไฟใช้ในพื้นที่ขนาดใหญ่ของการวางทองแดงและชั้นดินซึ่งสามารถลดความต้านทานของชั้นพลังงานและชั้นดินได้อย่างมากเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าบนชั้นพลังงานมีเสถียรภาพและลักษณะของสายสัญญาณแต่ละเส้น รับประกันได้ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการลดอิมพีแดนซ์และครอสทอล์คในการออกแบบแผงวงจรระดับไฮเอนด์ได้มีการกำหนดไว้อย่างชัดเจนว่าควรใช้แบบแผนซ้อนกันมากกว่า 60%บอร์ดหลายชั้น คุณลักษณะทางไฟฟ้า และการยับยั้งการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ล้วนมีข้อได้เปรียบเหนือกว่าบอร์ดเลเยอร์ต่ำอย่างไม่มีใครเทียบได้ในแง่ของต้นทุน โดยทั่วไป ยิ่งมีเลเยอร์มาก ราคาก็ยิ่งแพง เนื่องจากต้นทุนของบอร์ด PCB นั้นสัมพันธ์กับจำนวนเลเยอร์และความหนาแน่นต่อหน่วยพื้นที่หลังจากลดจำนวนเลเยอร์แล้ว พื้นที่การเดินสายจะลดลง ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความหนาแน่นของการเดินสายและยังเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบด้วยการลดความกว้างและระยะห่างของเส้นสิ่งเหล่านี้อาจเพิ่มต้นทุนได้อย่างเหมาะสมสามารถลดการวางซ้อนและลดค่าใช้จ่ายได้ แต่จะทำให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าแย่ลงการออกแบบประเภทนี้มักจะต่อต้าน

เมื่อดูที่การเดินสายไมโครสตริป PCB ในแบบจำลอง ชั้นกราวด์ยังถือเป็นส่วนหนึ่งของสายส่งได้อีกด้วยชั้นทองแดงกราวด์สามารถใช้เป็นเส้นทางลูปของสายสัญญาณได้ระนาบพลังงานเชื่อมต่อกับระนาบกราวด์ผ่านตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน ในกรณีของ ACทั้งสองมีค่าเท่ากันความแตกต่างระหว่างลูปกระแสความถี่ต่ำและความถี่สูงก็คือที่ความถี่ต่ำ กระแสไหลกลับจะไปตามเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุดที่ความถี่สูง กระแสไหลกลับจะอยู่ในเส้นทางที่มีความเหนี่ยวนำน้อยที่สุดผลตอบแทนในปัจจุบัน เข้มข้นและกระจายโดยตรงใต้ร่องรอยสัญญาณ

ในกรณีของความถี่สูง หากวางสายบนชั้นกราวด์โดยตรง แม้ว่าจะมีลูปมากขึ้น กระแสที่ไหลกลับจะไหลกลับไปที่แหล่งสัญญาณจากชั้นสายไฟใต้เส้นทางต้นทางเนื่องจากเส้นทางนี้มีอิมพีแดนซ์น้อยที่สุดการใช้คัปปลิ้งแบบเก็บประจุขนาดใหญ่เพื่อยับยั้งสนามไฟฟ้า และคัปปลิ้งแบบคาปาซิทีฟขั้นต่ำเพื่อกดโรงงานแม่เหล็กเพื่อรักษารีแอกแตนซ์ต่ำ เราเรียกว่าการป้องกันตัวเอง

เห็นได้จากสูตรที่ว่าเมื่อกระแสไหลกลับระยะทางจากสายสัญญาณจะแปรผกผันกับความหนาแน่นกระแสสิ่งนี้จะลดพื้นที่ลูปและความเหนี่ยวนำให้เหลือน้อยที่สุดในขณะเดียวกันก็สามารถสรุปได้ว่าหากระยะห่างระหว่างสายสัญญาณและลูปอยู่ใกล้กัน กระแสของทั้งสองจะมีขนาดใกล้เคียงกันและมีทิศทางตรงกันข้ามและสนามแม่เหล็กที่เกิดจากพื้นที่ภายนอกสามารถชดเชยได้ ดังนั้น EMI ภายนอกจึงมีขนาดเล็กมากเช่นกันในการออกแบบสแต็ก เป็นการดีที่สุดที่จะให้การติดตามสัญญาณแต่ละรายการสอดคล้องกับชั้นกราวด์ที่ใกล้กันมาก

ในปัญหาของครอสทอล์คที่ชั้นกราวด์ ครอสทอล์คที่เกิดจากวงจรความถี่สูงส่วนใหญ่เกิดจากการมีเพศสัมพันธ์แบบเหนี่ยวนำจากสูตรลูปปัจจุบันข้างต้น สรุปได้ว่ากระแสลูปที่สร้างโดยสายสัญญาณสองเส้นที่อยู่ใกล้กันจะทับซ้อนกันดังนั้นจะมีการรบกวนของแม่เหล็ก

K ในสูตรเกี่ยวข้องกับเวลาที่เพิ่มขึ้นของสัญญาณและความยาวของสายสัญญาณรบกวนในการตั้งค่าสแต็ก การลดระยะห่างระหว่างชั้นสัญญาณและชั้นกราวด์จะลดสัญญาณรบกวนจากชั้นกราวด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อวางทองแดงบนชั้นแหล่งจ่ายไฟและชั้นกราวด์บนการเดินสาย PCB ผนังแยกจะปรากฏขึ้นในพื้นที่วางทองแดงหากคุณไม่ใส่ใจการเกิดปัญหาประเภทนี้มักเกิดจากความหนาแน่นของรูเจาะสูง หรือการออกแบบพื้นที่แยกท่อที่ไม่สมเหตุสมผลสิ่งนี้จะชะลอเวลาที่เพิ่มขึ้นและเพิ่มพื้นที่วนซ้ำตัวเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้นและสร้าง crosstalk และ EMI

เราควรพยายามอย่างดีที่สุดที่จะตั้งหัวร้านเป็นคู่นี่คือการพิจารณาข้อกำหนดของโครงสร้างสมดุลในกระบวนการ เนื่องจากโครงสร้างที่ไม่สมดุลอาจทำให้บอร์ด pcb เสียรูปได้สำหรับแต่ละเลเยอร์สัญญาณ ควรมีเมืองธรรมดาเป็นช่วงๆระยะห่างระหว่างแหล่งจ่ายไฟระดับไฮเอนด์และเมืองทองแดงเอื้อต่อความเสถียรและการลด EMIในการออกแบบบอร์ดความเร็วสูง สามารถเพิ่มระนาบกราวด์ที่ซ้ำซ้อนเพื่อแยกระนาบสัญญาณได้


เวลาโพสต์: Mar-23-2023