Jak určit počet vrstev v deskách plošných spojů

Před rozhodnutím o počtu vrstev pro desku plošných spojů je nutné určit účel, ke kterému bude deska plošných spojů použita. To ovlivní počet potřebných vrstev, stejně jako složitost elektronického obvodu a množství energie, které bude spotřebovávat. Obecně platí, že high-tech aplikace vyžadují vysoký počet vrstev.

Použití estimátoru signální vrstvy

Odhad počtu vrstev PCB je klíčovým krokem při výrobě desek. Čím více vrstev deska obsahuje, tím je dražší. Více vrstev také vyžaduje více výrobních kroků, materiálů a času. Použití odhadovače signálních vrstev vám pomůže určit správný počet vrstev, které je třeba použít pro vaši desku plošných spojů. Poté můžete desku odpovídajícím způsobem upravit pro efektivní návrh.

Signální vrstva je první vrstvou dvouvrstvého uspořádání desek plošných spojů. Měděný materiál použitý pro první vrstvu má tloušťku 0,0014 palce. Váží přibližně jednu unci. Účinek této vrstvy se liší v závislosti na velikosti desek.
Použití estimátoru zemské roviny

Počet vrstev potřebných pro daný návrh závisí na úrovni výkonu a složitosti obvodů. Více vrstev zvyšuje výrobní náklady, ale také umožňuje použít více stop a součástek. Odhad počtu vrstev je proto důležitým krokem v procesu návrhu. Společnost Sierra Circuits vytvořila nástroj nazvaný Signal Layer Estimator, který vám pomůže určit počet vrstev potřebných pro vaše desky plošných spojů.

Návrh desky plošných spojů je pro výkon vašeho zařízení zásadní. V procesu návrhu je třeba určit počet vrstev pro napájení, uzemnění, směrování a zvláštní hlediska. DPS mohou mít až čtyři vrstvy a signálové vrstvy musí být blízko sebe. Toto uspořádání omezuje nežádoucí signály a udržuje odpor mezi proudy a obvody v přijatelných mezích. Ideální rozsah tohoto odporu je 50 až 60 ohmů. Příliš nízká impedance by mohla způsobit prudké nárůsty odebíraného proudu. Na druhou stranu příliš vysoká impedance bude generovat větší elektromagnetické rušení a vystaví desku cizímu rušení.

Správa dobrého zásobníku

Řízení dobrého stackupu při návrhu PCBA vyžaduje pochopení různých požadavků na stackup. Třemi hlavními požadavky jsou řízená impedance, kontrola přeslechů a kapacita mezi rovinami. Výrobci nemohou zohlednit první dva požadavky, protože pouze konstruktér ví, co potřebují.

Vrstvy na desce plošných spojů musí být poskládány tak, aby byly kompatibilní a mohly přenášet signály. Kromě toho musí být vrstvy vzájemně propojeny. Signální vrstva musí sousedit s výkonovou rovinou, hmotovou rovinou a zemní rovinou. Pro dosažení těchto cílů je nejlepším režimem osmivrstvé uspořádání, které však můžete přizpůsobit požadavkům svého návrhu.

Dobré uspořádání může snížit přeslechy, což je energie, která se přesouvá z jedné stopy PCB na druhou. Existují dva typy přeslechů: indukční a kapacitní. Induktivní přeslechy jsou způsobeny zpětnými proudy, které vytvářejí magnetická pole v ostatních stopách.

Zohlednění omezení prostoru pro součástky nebo prostoru nad hlavou

Při určování počtu vrstev na desce plošných spojů mějte na paměti případná omezení týkající se prostoru pro hlavu nebo zachování součástek. Omezení prostoru pro hlavu se týkají oblastí na desce, kde je fyzický tvar součástek příliš blízko desky nebo kde deska není dostatečně velká pro umístění konkrétní součástky. Tato omezení jsou obvykle vyznačena na schématu. Počet vrstev určuje typ součástek na desce a celkové uspořádání.

Výpočet impedance mikropásků a pásků pro vysokorychlostní signály

Pomocí stejného matematického vzorce můžeme vypočítat impedanci páskových linek i mikropásků pro vysokorychlostní signály. Na rozdíl od páskového vedení je charakteristická impedance mikropásků závislá na šířce stopy, nikoli na její výšce. V důsledku toho platí, že čím vyšší je frekvence, tím vyšší je charakteristická impedance mikropásků.

Při návrhu obvodů se vedení s řízenou impedancí nejčastěji sestavují v mikropáskovém uspořádání. Konfigurace mikropáskového vedení s hranami využívá diferenciální pár na vnější vrstvě desky plošných spojů s přilehlou referenční rovinou. Vložený mikropáskový obvod naproti tomu využívá další dielektrické materiály, jako je Soldermask. Kromě toho je směrování pásků běžně symetrické.

Hodnoty impedance nejsou vždy přesné, protože obvody jsou ovlivněny řadou faktorů a parametrů. Nesprávně vypočtené hodnoty mohou vést k chybám v návrhu desky plošných spojů a mohou narušit fungování obvodu. Abyste se takové situaci vyhnuli, použijte kalkulačku impedance. Je to mocný nástroj pro řešení problémů s impedancí a pro získání přesných výsledků.