Diseño en cascada pcb

1. PCB


Pcb tiene dos componentes importantes: Core y PP (Prepreg, hoja semi-sólida).


Ambas superficies del Núcleo están recubiertas con papel de aluminio de cobre, que actúa como una capa conductora. Entre las dos superficies están llenas de material sólido, que está hecho de fibra de vidrio reforzado empapada en resina sólida.


No hay papel de cobre en la superficie del PP, que se compone de resina semi-sólida y fibra de vidrio. En comparación con Core, es más suave. Forma la llamada capa de infiltración, que juega principalmente un papel de relleno en PCB y se utiliza para unir core board core. En la producción de fábrica, la capa mojada generalmente no puede superar los 3 PP (el espesor es de aproximadamente 20mil). Debido a la naturaleza semi-sólida del PP, el grosor del PP en cada PCB fabricado puede ser diferente, por lo que la consistencia del control de impedancia también puede ser diferente.


Coopere con Core y PP para realizar el diseño y la fabricación de PCB multicapa.


2. La lámina de cobre


El espesor de la lámina de cobre a menudo se expresa en onzas (oz), oz es la unidad de masa (el oro y la plata se entienden bien), papel de cobre 1oz significa 1 oz de masa (28.35g) de papel de cobre uniformemente extendido en 1 área cuadrada del pie, el espesor es de 1.37mil, aproximadamente 1.4mil = 35um.


Los materiales de lámina de cobre comúnmente utilizados en la placa de circuito se dividen principalmente en papel de cobre calendered y lámina de cobre electrolítica. La lámina de cobre calendered tiene una estructura molecular estricta, una superficie más lisa (propicia para la transmisión de señales de alta velocidad), una buena resistencia y flexibilidad de flexión, y no es fácil de romper. Por lo tanto, generalmente se utiliza en productos con requisitos de flexión.


3. Placa PCB


La hoja de PCB más utilizada es FR4, que utiliza tela de fibra de vidrio como refuerzo y resina epoxi como aglutinante.


El otro es el sustrato compuesto CEM1, que es ampliamente utilizado en la industria de los electrodomésticos. Utiliza papel de fibra de pulpa de madera o papel de fibra de pulpa de algodón como material de refuerzo de núcleo y tela de fibra de vidrio como material de refuerzo de superficie. Ambos están impregnados de resina epoxi ignífuga. La placa se utiliza principalmente en aplicaciones de un solo panel. Su resistencia mecánica es menor que la hoja FR4, pero el precio es relativamente más barato, pero también tiene propiedades retardantes de llama.


El parámetro principal del material PCB es la constante dieléctrica relativa y el ángulo de pérdida de material, los dos juntos pueden representar una compleja constante dieléctrica, esto en la integridad de la señal si leer notas uno de https://zhuanlan.zhihu.com/p/126633951, que muestra la constante dieléctrica relativa, mayor es más lenta la propagación de la señal a velocidad media; Cuanto mayor sea el ángulo de pérdida de material, mayor será la pérdida media. Por lo tanto, en el diseño de la señal de alta velocidad PCB, el material con pequeña constante dieléctrica y ángulo de pérdida de material se elegirá en la medida de lo posible, y en consecuencia, el costo será mayor.


4. Estructura laminada pcb y diseño de impedancia


Los tipos comunes de impedancia de señal incluyen 50 ohmios de un solo extremo, diferencia de 100 ohmios, radiofrecuencia de un solo extremo de 50 ohmios, etc. Los parámetros de impedancia se pueden calcular mediante el software SI9000, que no se detallará en este documento. Más tarde, escribiré un artículo separado sobre el cálculo de impedancia común para la explicación. Necesita mención especial es 50 euros de control de impedancia de línea rf de un solo extremo, línea rf generalmente caminar en la superficie (tiene como objetivo calificar directamente, no a través de la posibilidad de cambios para reducir la discontinuidad de la impedancia, y la velocidad de la señal superficial), y para mejorar la capacidad de inmunidad y reducir la pérdida, en comparación con la señal común, la línea de radiofrecuencia debe ser más gruesa ancho de línea , generalmente al menos 15 mil. Como sabemos en el artículo anterior, cuando la impedancia de la característica de control permanece sin cambios, la distancia entre la línea de señal y la capa de referencia debe aumentarse mientras se aumenta el ancho de la línea. Por lo tanto, la línea rf en la capa de superficie necesita hacer referencia a la tercera capa entre las capas, y la segunda capa justo debajo de la línea de RF de la superficie se corta.


Las capas pcb que se utilizan comúnmente en el trabajo son 12 capas, 8 capas y 6 capas, y esas más de 20 capas también se han encontrado. En general, en las empresas más grandes, pcb layout y diseño esquemático son hechos por diferentes personas, pero esto no significa que los ingenieros de hardware no necesitan saber conocimientos relacionados con PCB. Por el contrario, en muchos casos, los ingenieros de diseño no saben qué señales en la placa son las más importantes y cuáles son las segundas. Por lo tanto, es mejor para los ingenieros de hardware indicar los puntos de atención cuando la señal está en el diseño en el diagrama esquemático, y comunicarse activamente con los ingenieros de diseño para señalar los puntos problemáticos para ayudarles a cambiar. Esto requiere que los ingenieros de hardware también deben ser más claros sobre los puntos de conocimiento relacionados con PCB Layout, con el fin de presentar una orientación eficaz.


En el trabajo práctico, el número de capas de placas multicapa generalmente es determinado por los ingenieros de diseño, y el espesor es generalmente de 1,6 mm o 2 mm. Si no hay ningún requisito especial, la mayoría de las placas también son FR4. Hay algunos principios básicos para la configuración en cascada pcb, que son de gran beneficio para mejorar la calidad de la integridad de la señal. Podemos comprobar si el diseño dado por los ingenieros de diseño es razonable de acuerdo con estos principios y presentar sugerencias de mejora.


(1) El avión de potencia y el plano de tierra están lo más cerca posible, preferiblemente adyacentes, porque dos planos completos pueden formar un condensador de plano grande, lo que equivale a aumentar el condensador de desacoplamiento, reducir la impedancia de la fuente de alimentación al suelo y contribuir a la integridad de la PI de potencia (PDN). En el diseño real de PCB, es difícil establecer todo el plano de potencia y el plano de tierra adyacentes entre sí. Sin embargo, generalmente es posible establecer el plano de potencia y el plano de tierra en los dos laminados adyacentes en el centro más, como las capas 4 y 5 de las placas de 8 capas y las capas 6 y 7 de las placas de 12 capas. Estas dos capas están estrechamente adyacentes y tienen un buen efecto de acoplamiento. Si hay muchos tipos de fuente de alimentación en una determinada capa de fuente de alimentación en el diseño, la capa de fuente de alimentación se dividirá en capas relativamente fragmentadas. La capa de fuente de alimentación se puede establecer como la capa adyacente para obtener un efecto de acoplamiento de capacitancia relativamente bueno. Por ejemplo, la 6ª capa es GND, y la 7ª capa se establece como la capa de fuente de alimentación fragmentada con muchos tipos de fuente de alimentación. La estructura de distribución laminada de bueno común de las placas de 8 capas y 12 capas se muestra en la Figura 1 y la Figura 2 respectivamente (la gestión laminada en Altium Designer, y la impedancia se puede dar visualmente de acuerdo con el ajuste laminado con allegro). El grosor de las placas laminadas en la figura no se ha optimizado de acuerdo con el control de impedancia.

1

1 8 placas de 8 capas se distribuyen comúnmente en cascadas


2

2 12 laminados se distribuyen comúnmente en cascada


(2) Todas las capas de señal (especialmente señales críticas) deben ser adyacentes a un plano completo (tanto la fuente de alimentación como el plano de tierra) en la medida de lo posible para garantizar una continuidad completa y fiable del plano de reflujo e impedancia. Alta - señales de velocidad prestan especial atención para evitar la segmentación cruzada - . Cuando la señal fluye hacia atrás, la ruta con menos impedancia a la trayectoria de la unidad se selecciona automáticamente como ruta de retorno (formando la estructura de la línea de transmisión).


(3) Cuando se cambia la señal, es mejor no cambiar la capa de referencia; En segundo lugar, si se cambia la capa de referencia, es mejor no cambiar el atributo de red de la capa de referencia, y cuando se cambia la capa de señal, agregue el mismo agujero de paso que el atributo de red de la capa de referencia cerca del agujero de paso de señal, que se mencionó en el artículo mipi anterior sobre el agujero de paso PCB. Si se cambia la señal, también se cambian las propiedades de red de la capa de referencia. Es mejor hacer que las dos capas de referencia se acerquen lo más posible. Estas medidas son para asegurar que la impedancia de la trayectoria de retorno sea lo más continua posible, y la impedancia entre capas es lo más baja posible, reduciendo así la caída de voltaje de la señal y la distorsión de la señal.


(4) Trate de evitar dos capas de señal (incluyendo dos capas de potencia) adyacentes entre sí para reducir el diafonía. Es difícil evitar la situación, la capa de señal adyacente debe ser enrutamiento ortogonal, un enrutamiento horizontal, un enrutamiento vertical.