Comment déterminer le nombre de couches d'un circuit imprimé ?

Avant de décider du nombre de couches d'un circuit imprimé, il est essentiel d'identifier l'usage qui en sera fait. Cela influencera le nombre de couches nécessaires, tout comme la complexité du circuit électronique et la quantité d'énergie qu'il consommera. D'une manière générale, les applications de haute technologie nécessitent un nombre élevé de couches.

Utilisation de l'estimateur de la couche de signal

L'estimation du nombre de couches d'un circuit imprimé est une étape cruciale dans la fabrication des cartes. Plus un circuit imprimé comporte de couches, plus il est coûteux. Un plus grand nombre de couches nécessite également plus d'étapes de production, de matériaux et de temps. L'utilisation de l'estimateur de couches de signal vous aidera à déterminer le bon nombre de couches à utiliser pour votre circuit imprimé. Vous pourrez alors ajuster la carte en conséquence pour une conception efficace.

La couche de signal est la première couche d'un circuit imprimé à deux couches. Le cuivre utilisé pour la première couche a une épaisseur de 0,0014 pouce. Il pèse environ une once. L'effet de cette couche varie en fonction de la taille des cartes.
Utilisation de l'estimateur du plan du sol

Le nombre de couches nécessaires pour une conception donnée dépend des niveaux de puissance et de la complexité des circuits. Un plus grand nombre de couches augmente le coût de production, mais il permet également d'utiliser plus de pistes et de composants. L'estimation du nombre de couches est donc une étape importante du processus de conception. Sierra Circuits a créé un outil appelé Signal Layer Estimator, qui peut vous aider à déterminer le nombre de couches nécessaires pour vos PCB.

La conception du circuit imprimé est essentielle pour les performances de votre appareil. Le processus de conception doit spécifier le nombre de couches pour l'alimentation, la masse, le routage et les considérations spéciales. Les circuits imprimés peuvent comporter jusqu'à quatre couches, et les couches de signaux doivent être proches les unes des autres. Cette disposition réduit les signaux indésirables et maintient l'opposition entre les courants et les circuits dans des limites acceptables. La plage idéale pour cette opposition est de 50 à 60 ohms. Une impédance trop faible peut entraîner des pointes de courant. En revanche, une impédance trop élevée génère davantage d'interférences électromagnétiques et expose la carte à des interférences étrangères.

Gérer une bonne pile de données

La gestion d'un bon empilage dans la conception d'un PCBA nécessite une compréhension des différentes exigences en matière d'empilage. Les trois principales exigences sont l'impédance contrôlée, le contrôle de la diaphonie et la capacité interplan. Les fabricants ne peuvent pas prendre en compte les deux premières demandes, car seul l'ingénieur concepteur sait ce dont ils ont besoin.

Les couches d'un circuit imprimé doivent être empilées de manière à être compatibles et à pouvoir transmettre des signaux. En outre, les couches doivent être couplées les unes aux autres. La couche de signal doit être adjacente au plan d'alimentation, au plan de masse et au plan de masse. Pour atteindre ces objectifs, le meilleur mode est un empilement de 8 couches, mais vous pouvez l'adapter aux exigences de votre conception.

Un bon empilage peut réduire la diaphonie, c'est-à-dire l'énergie qui se déplace d'une trace de circuit imprimé à l'autre. Il existe deux types de diaphonie : inductive et capacitive. La diaphonie inductive est dominée par les courants de retour, qui génèrent des champs magnétiques sur les autres pistes.

Prise en compte des restrictions en matière d'exclusion de composants ou de marge de manœuvre

Lorsque vous déterminez le nombre de couches de votre circuit imprimé, gardez à l'esprit les restrictions éventuelles en matière de marge de manœuvre ou d'exclusion de composants. Les restrictions relatives à la marge de manœuvre concernent les zones d'une carte où la forme physique des composants est trop proche de la carte ou lorsque la carte n'est pas assez grande pour accueillir un composant particulier. Ces zones sont généralement indiquées sur le schéma. Le type de composants sur la carte et la disposition générale détermineront le nombre de couches.

Calcul de l'impédance des microrubans et des striplines pour les signaux à grande vitesse

En utilisant la même formule mathématique, nous pouvons calculer l'impédance des striplines et des microstrips pour les signaux à grande vitesse. Contrairement à une stripline, l'impédance caractéristique d'une microruban dépend de la largeur de sa trace et non de sa hauteur. Par conséquent, plus la fréquence est élevée, plus l'impédance caractéristique de la microruban est élevée.

Dans la conception de circuits, les lignes à impédance contrôlée sont le plus souvent configurées en microruban. La configuration microruban à couplage frontal utilise une paire différentielle sur une couche externe du circuit imprimé avec un plan de référence adjacent. Le microruban intégré, quant à lui, utilise des matériaux diélectriques supplémentaires tels que le Soldermask. En outre, le routage de la stripline est généralement symétrique.

Les valeurs d'impédance ne sont pas toujours exactes car les circuits sont influencés par une variété de facteurs et de paramètres. Des valeurs mal calculées peuvent entraîner des erreurs de conception des circuits imprimés et perturber le fonctionnement du circuit. Pour éviter une telle situation, utilisez un calculateur d'impédance. C'est un outil puissant pour résoudre les problèmes d'impédance et obtenir des résultats précis.