4 kat PCB yığını - (sinyal, sinyal, güç, toprak)

Bir proje için bir tahta geliştirdim ve takılabilir bir modülde birleştirecek şirket bana garip bir değişiklik istedi.

Şu anda 4 katmanlı bir kart : üst sinyal, toprak, güç, alt sinyal. Oldukça standart.

Yer düzlemini alt sinyal katmanıyla değiştirmemi istiyorlar . Bu şekilde mekanik kasayı (büyük bir soğutucuya sahip olan) ince bir grafit tabakası ile zemin düzlemine kolayca temas ettirebilirler. Bileşen maruz kalan ped yoluyla yer düzlemine önceden temas edilmiş bazı kritik bileşenlerin ısı dağılımını iyileştirmeyi amaçlamaktadırlar.

Bunun kötü bir fikir olup olmadığını anlamaya çalışıyorum. İşte benim düşüncelerim:

Kartta yönlendirilen sinyaller HF, en fazla 10MHz değildir ve kartta kare dalga saati yoktur.
Bazı sinyallerin en hızlı kenarları birkaç um çökelme süresine sahiptir ve farklı bir karttan bir konektörden gelir, bu nedenle muhtemelen parazit kapasitans konektörleri tarafından filtrelenecektir.
Referans katmanların sinyal katmanlarından çok uzakta olması dönüş yolları için kötü bir fikir gibi görünmektedir. Daha iyi bir yığın şunlar olabilir: (üst sinyal, güç, sinyal, toprak).
Öte yandan, bu kritik bileşenlerin referans düzlemlerinden (bazı çok düşük gürültülü TIA'lar) mesafeyi arttırmak parazitik giriş kapasitansını (şu anda yaklaşık 0.5pF'de) azaltır, böylece TIA konfigürasyonunun çıkış gürültüsünü azaltır.

Düşüncelerin neler?

Yorumlarınıza bazı cevaplar:

Alt tabakaya sadece çokgen dökülmeleri eklenebilir mi?

Belki olabilir, ancak yeniden yönlendirilemeyen bir alanda bir sürü sinyal vardır. Grafit iletken olduğundan, kısa devrelerden kaçınmak için lehim maskesine güvenirim, viyallerin izolasyonu bir sorun olabilir (çadırlı vias kullanamam).

Sinyal katmanları topraklanmış mı?

Şu anda hayır. Temel olarak TIA'ların topraklama giriş kapasitansını azaltmak için, ancak kesinlikle doldurabileceğim bazı alanlar var.

Sıcak bileşenler PCB'nin altına taşınabilir mi?

Hayır, diğer montaj ve yönlendirme kısıtlamaları nedeniyle üst katmanda olmalıdırlar.

Aslında güç katmanının nerede olduğunu umuyorlar mı yoksa sadece altta toprak istiyorlar mı?

Sadece zeminin dibinde olmasını istediler. Bu yüzden alternatif yığını (üst sinyal, güç, sinyal, toprak) düşündüm.

Grafit elektriksel olarak iletkendir. Viyalleriniz tam olarak çadırlanmıyorsa / doldurulmuyorsa, tüm sorunlar dünyasında olacaksınız.

Ben de bu konuda çok endişeliyim. Ayrıca, alanı sinyal izlerinden tamamen temizlemezsem, sadece lehim maskesinin verdiği izolasyona güveniyorum, bu kolayca çizilebilir.

— FlyerDragon
kaynak

Değişikliğin işe yarayabileceğine inanıyorum. Kart tasarımı tamamlanmışsa ve bu değişiklik isteniyorsa, programınızı ve geliştirme maliyetinizi etkileyen bazı yeniden tasarımlar anlamına gelir. İstifleyiciyi değiştirmek yerine, alt tabakaya soğutucu ile temas edecek şekilde yerleştirilmiş çokgenler eklemek mümkün mü acaba? Tasarımınızı görmeden söylemek zor olsa da, bu daha az dramatik bir değişiklik olabilir.

— Smith

Bu muhtemelen asimetrik bir yığın oluşturur; bu muhtemelen yeniden akış sürecinde aşırı yay ve bükülmeye neden olur (yeniden akıtılmış bir levha olduğu varsayılarak).

— Peter Smith

Sinyal katmanları topraklanmış mı? Sinyal-sinyal-düzlem-düzleminiz varsa, kart dengesiz olacaktır ve farklı termal genleşme özellikleri nedeniyle PCB üretim süreci sırasında eğilebilir.

— Andrew

Sıcak bileşenler PCB'nin altına taşınabilir mi? Bu şekilde soğutucuya yaklaşırlar ve daha az termal direnç vardır.

— CHendrix

@mkeith: GND boşluk alanlarını doldurarak sinyal katmanlarındaki bakırı dengelerseniz, kabul edilebilir bir şey yapabilirsiniz. Ancak çok fazla sinyal iziniz varsa, bakır dolgusu zor olacaktır. Yani tasarıma bağlıdır. Bu fab ev ile tartışılmalıdır.

— zeqL

Yanıtlar:

Farklı bir PCB yapılandırması aşağıdaki durumlarda önemli değildir:

1) Kapasitansın yerden belirli bir düzleme dönüştürülmesi önemli değildir. (ve ayrıca iletim hattı etkileri). Yer düzlemini ortada tutmak 'kullanışlı' çünkü uçakların çoğuna zemin katmanına küçük bir parazit kapasitans veriyorsunuz. Zemin düzlemini alt katmana göndererek, zemin düzlemine kapasitans, üstteki sinyal katmanlarından arttırılır. PCB izinin endüktansı, esas olarak yüksek hızlı devreleri etkileyen yerden daha fazla artar.

Elektromanyetik Uyumluluk Mühendisliğinden Şekil Henry W Ott

2) Dönüş akımı korunur, yer düzleminin dönüş akımını taşıdığını unutmayın. Uçaklar değiştirilirse, üst tabakaya taşınırsa , yer düzlemine yuva koymayın . Yani zemin uçağın performansını değişecek ve olabilir "etrafında" zemin düzleminde yuvaları çalıştırmak zorunda dönüş akımlarından daha EMI sorunları ve ortak mod sorunlar yaratmaktadır.

Yüksek hız gereksinimlerine veya gürültü gereksinimlerine sahip diğer hassas analog devrelere sahip değilseniz, bu durumda yapılması zor bir şey gibi görünmüyor. Hassas devreleriniz varsa daha yaratıcı bir düzen gerektirebilir.

İşte düzenli yığınlar hakkında iyi bir okuma

Daha yüksek bir bakır veya soğutucuya geçiş gibi termal yönetim için başka seçeneklerin olduğunu unutmayın. Güç düzlemleri, bazı durumlarda termal yönetim için de kullanılabilir VEYA birden fazla katmanda alanınız varsa, olabildiğince çok katman kullanın. Geçmişte birden çok katman kullandım ama sıkı lehim gereksinimim yok.

— Gerilim Spike
kaynak

Dist. iki üst katman arasındaki yaklaşık ~ 4.63mil ve iki orta katman arasındaki ~ 38mil (üreticiye göre) 117um ve 960um mesafesine karşılık gelir. burada ve (ayrıca üreticiye bağlı) . 144cm ^ 2 levha için dış düzlemler arasında 48pF ve çoğu iç katman arasında 6pF alıyorum. Bu uçakların sırası kapasitans ile fark yaratır. Bundan daha fazla karşılıklı endüktans ve iletim hattı etkisi de sipariş üzerinde bir fark yaratacak, muhtemelen OP

C = \frac{ϵ_{0} ϵ_{r} A}{d}

$C = \frac{\epsilon_0\epsilon_rA}{d}$

ϵ_{0} = 8.854 e^{- 12}

$\epsilon_0=8.854e^{-12}$

ϵ_{r} = 4.4

$\epsilon_r=4.4$

A = 144 e - 6

$A= 144e-6$

— Gerilim Spike

D'oh, boş ver, güçlerimi yanlış anladı, nF'yi pF olarak yanlış yönlendirdi. Akşam matematik yapmakla ilgili sorun!

— Tom Carpenter

Endişeye gerek yok, cm ^ 2 her zaman beni alır, genellikle şu anda m ^ 2'ye dönüştürürüm

— Voltage Spike

İki ardışık sinyal katmanını tutmak iyi bir fikir değildir. Çünkü sinyal hatlarında çapraz konuşma / parazit oluşturur.

En kötü durumda, ardışık sinyal katmanları koymak istiyorsanız, sinyal katmanlarını bu katmanlara birbirine dik olarak yerleştirmelisiniz.

— Kumar Satyam
kaynak