高速 PCB イメージ レイヤー設計の詳細な説明

高速 PCB イメージ レイヤー設計の詳細な説明

高速多層 PCB では、ミラー層がノイズ制御において重要な役割を果たします。 ミラー層の優れた設計は、浮遊インダクタンスによって引き起こされるノイズを低減し、クロストーク、反射、および電磁干渉を制御するのに役立ちます。 この論文は、筆者の実際の設計と組み合わせたローカル グランド プレーンの適用に焦点を当て、デジタル アナログ混合回路の例を示して、イメージ レイヤ セグメンテーションの方法と、実際に注意が必要ないくつかの問題を示します。

現在、ほとんどの高速回路システムは多層基板を使用しており、多くの回路システムには複数の動作電源があり、ミラー層の設計、特に複数の電源 (グランド) 層間の関係を処理する方法に厳しい要件が課せられています。 さらに、一部のシステムでは、デバイス層に特殊な銅コーティング プレーンを設計して、発振器によって生成される RF エネルギーを抑制し、高出力パワー デバイスに適切な熱放散を提供する必要もあります。

1、 ミラー層の役割

ミラー層は、PCB 内の信号層に隣接する銅コーティング プレーン (電源層、グランド プレーン) の層であり、主に次の機能があります。

リターン ノイズと電磁干渉 (EMI) を低減します。 ミラー層は、特に配電システムに大電流が流れる場合に、信号リターン用の低インピーダンス経路を提供できます。

画面。 また、ミラー層の存在により、信号とリターンフローによって形成される閉ループの面積が減少し、EMI が低減されます。

高速デジタル回路の信号線間のクロストークを抑えるのに役立ちます。 クロストークは、比 D/H によって決まります。 D は干渉源と被干渉物体間の距離、H はミラー層からの信号線の高さです。 Hを変化させることでD/H比を制御し、信号線間のクロストークを制御することができます。

インピーダンスコントロールに有利です。 プリント配線の特性インピーダンスは、配線の幅とミラー層からの配線の高さに関係します。 ミラー層がない場合、インピーダンスを制御できず、伝送線路との整合が取れず、信号の反射が発生する可能性があります。

また、ミラー層により、基板外部へ放射されるノイズも抑制できます。 もちろん、光学ミラー層はこれらの役割を果たすには十分ではなく、目的を達成するために厳密な設計規則によって補完する必要があります。 それは次のように説明できます。高速デジタル回路では、ノイズ イメージ レイヤーを制御する必要がありますが、光学イメージ レイヤーを持つだけでは十分ではありません。

2、信号折り返しの層間ジャンプ

多層PCBでは、各配線層はミラー層に隣接する必要があり、信号のリターン電流は対応するミラー層を流れます。 ソースから負荷までの信号線を1つの配線層で引き回すことができない場合、信号線を1つの配線層(x軸など)に接続してからスルーホールを使用して接続する方法が一般的です。 信号線を別のレイヤー (Y 軸など) に接続します。 次に、信号線がある層から別の層にジャンプすると、リターン電流もその線である層から別の層にジャンプするはずです。 両方の層が層である場合、リターン電流は、2 つの層を接続するスルー ホールまたはデバイスの接地ピンを介してジャンプする可能性があります。

1 つが電源層で、もう 1 つが層である場合、リターン電流が 2 つの層の間でジャンプする唯一の機会は、デカップリング コンデンサを配置することです。 ジャンプ点付近にデカップリングコンデンサやフォーメーションに接続するスルーホールがない場合、ジャンプを実現するにはリターン電流を遠くまで巻かなければなりません。 その結果、リターン電流が他の回路に結合され、クロストークや電磁干渉の問題が発生します。

したがって、PCB 設計では、隣接するデバイスの接地ピンまたはデカップリング コンデンサのできるだけ近くで層間ジャンプを実行する必要があります。 これが不可能な場合は、ジャンプ点の近くにグランド スルー ホール (2 つのグランド層間でリターン電流がジャンプする) またはバイパス コンデンサ (電源層がグランド層間でジャンプする) を配置することで、リターン電流のジャンプを実現できます。 . 回路基板メーカーは、画像層のセグメンテーションの方法と、実際に注意が必要ないくつかの問題について説明します。