در PCB تنظیم Stackup بسیار مهم است و می تواند برد مدار چاپی را در مقابل بدترین نویز ها ایمن کند. به دلیل اینکه هر مسیر یک سیم پیچ است و سیم پیچ ها طبق قانون دست راست دارای میدان مغناطیسی هستند، بر روی هر تاثیر می گذارند. تاثیر نویز در برد مدار چاپی می تواند به سه شکل باشد:

1) خود مسیر های برد بر روی هم تاثیر بگذارند (با Polygon شدن برد این تاثیر حذف می شود)

2) مسیر های برد ایجاد تشعشع کنند (طبق تعریف، جریان همیشه در یک مسیر بسته شارش پیدا می کند و لذا مسیر های برد نیز باید بسته باشند. یعنی اگر از یک مسیر جریان عبور می کند، باید کنار آن مسیر یک مسیر GND وجود داشته باشد تا جریان برگشتی را هدایت کند. در صورت عدم وجود این مسیر، برد تشعشع ایجاد می کند. می توان بجای این مسیر GND از یک لایه Polygon نیز استفاده نمود و به آن زمین گسترده هم می گویند)

3) نویز از خارج بر روی برد تاثیر بگذارد (برای کاهش این تاثیر از Polygon و Power Sandwitch استفاده می شود)

رعایت نکات فوق در طراحی مدار چاپی به EMC (مخفف Electro Magnetic Compability) مشهور است. منظور از EMC این است که هر بردی (مانند AVR و غیره) باید در بدترین شرایط نویز نپذیرند.

ساده ترین برد مدار چاپی بردی است که یک رو مس داشته باشد. این برد بسیار ارزان است و بدی آن این است که اگر تعداد مسیر ها در آن زیاد شود، هر مسیر به روی مسیر دیگر اثر خواهد گذاشت و در فرکانس های بالا برد کار نمی کند. در برد دو لایه (دو طرف مس) می توان با قرار دادن Polygon که به زمین وصل است در یک طرف برد و رسم مسیر ها در طرف دیگر از شدت نویز کاست. زیرا جریان برگشتی مسیر ها از طریق لایه ی زمین گستره یا همان Polygon دفع می شود و نویز تولید نمی شود. اما گاهی اوقات وجود قطعات SMD و BGA در برد مدار چاپی باعث می شود که نتوان برد را دو رو رسم نمود و برای رسم برد باید یک برد چند لایه طراحی کرد. (حتی گاهی اوقات در برد دو لایه به دلیل زیاد بودن مسیر ها مجبور می شویم تا لایه ی Polygon را کوچک کنیم که این موضوع نویز پذیری را افزایش می دهد).

لایه ها در مدار چاپی به صورت زوج می باشند. مثلا 2 لایه، 4 لایه، 6 لایه و…. زیرا باید تقارن برد حفظ شود و عدم تقارن برد، در هنگام ساخت برد باعث خم شدن یا عدم توزیع یکنواخت وزن در برد می شود.

برای تنظیم Stackup ابتدا طبق شکل زیر وارد منوی Xsection بشوید.

Allegro136

بعد از انتخاب این قسمت صفحه ای مطابق شکل زیر باز می شود.

Allegro137

همانطور که در شکل بالا مشاهده می کنید، کلیک راست کرده و Add Layer Above را انتخاب کنید تا یک لایه به برد مدار چاپی اضافه شود. به همین ترتیب این کار را انجام دهید و سه لایه ی جدید اضافه نمایید و این سه لایه را مطابق شکل زیر تنظیم نمایید.

Allegro138

در شکل فوق برد چهار لایه است و دو لایه ی وسط لایه های Power و لایه های بیرونی سیگنال می باشند. بین هر لایه یک دی الکتریک قرار دارد. باید ضخامت دی الکتریک ها در شکل بالا طوری تنظیم شود که مجموع ضخامت برد بیشتر از 1.6 میلی متر نشود یا برد خیلی هم نازک نشود.

همانطور که گفته شد به دو لایه ی وسط Power Sandwitch گفته می شود و در حذف نویز بسیار مؤثر است زیرا این دو لایه مانند یک خازن می مانند که سطح مقطع آن خازن خیلی زیاد است و در نتیجه اندوکتانس (یا ظرفیت سلفی) آن بسیار کم است و تا فرکانسی در حدود 1 گیگاهرتز رزونانس نمی کند. در حالی که خازن های دکوپلاژ (که ظرفیت آنها معمولا کمتر از 1uF است) تا فرکانس حدود 300MHz و خازن های Bulk (که ظرفیت آنها بیش از 1uF است) تا فرکانس حدود 100MHz به دلیل اثر سلفی دچار رزونانس می شوند.

در صورتی که تعداد مسیر ها خیلی زیاد باشد، باید تعداد لایه های برد را زیاد نمود (مخصوصا در برد هایی که قطعات BGA دارند) برای طراحی برد شش لایه می توان Stackup را به صورت شکل زیر تنظیم نمود.

Allegro139

در شکل بالا می توان چهار لایه سیگنال داشت و لایه ی GND1 همانند زمین گسترده عمل کرده و جریان برگشتی لایه ی TOP و Signal را هدایت می کند و لایه ی GND2 نیز جریان برگشتی لایه ی Bottom و Signal را دفع می کند

در صورتی که برد حساس تر باشد، می توان از برد هشت لایه استفاده نمود که می توانید Stackup آن را به یکی از دو شکل زیر تنظیم نمایید.

Allegro140

Allegro141

در شکل اول در بالا دو Power Sandwitch وجود دارد و مانع ورود نویز به سیگنال های Signal 1 و Signal 2 می شوند. در شکل دوم یک Power Sandwitch در وسط برد قرار دارد و دو لایه ی دیگر زمین هستند و می توانند نویز دو لایه ی Conductor اطراف خود را از بین ببرند.

برای تنظیم برد به صورت 10 لایه شکل های زیر را مشاهده نمایید.

Allegro142

Allegro143

Allegro144

در شکل اول از بالا دو Power Sandwitch و دو لایه ی GND داریم که نویز را کاملا حذف می کند.

در شکل دوم از بالا دو Power Sandwitch و دولایه ی زمین به شکل دیگری قرار داده شده است.

در شکل آخر نیز یک Power Sandwitch و سه لایه زمین برای هرکدام از سیگنال ها وجود دارد.

مطابق با شکل های بالا شما می توانید stackup را برای هر بردی تنظیم نمایید. فقط باید تقارن لایه ها را رعایت کنید یعنی در آخرین شکل بالا لایه ی 4 و 18، لایه ی 6 و 16، لایه  ی 8 و 14 و لایه ی 10 و 12 با هم قرینه اند.

برای تنظیم برد 14 لایه به صورت زیر عمل نمایید.

Allegro145

Allegro146

در تمامی شکل های بالا موقع تنظیم Stackup قرینه بودن لایه ها در نظر گرفته شده است تا وزن برد به صورت یکنواخت توزیع گردد.

در انتهای این بخش چند نکته ی مختصر در مورد EMC ذکر خواهم کرد (این نکات مربوط به دروس خطوط انتقال، آنتن و امواج می باشند).

1) به دلیل اینکه مسیر ها سلف هستند، اگر به هم بیش از حد نزدیک شوند، بر روی یکدیگر همشنوایی ایجاد می کنند و نباید مسیر ها از سه برابر ضخامتشان به هم نزدیک شوند.

2) مسیر هایی در دو لایه ی مختلف نباید تا حد زیادی از کنار هم عبور کنند و باید آنها را از یکدیگر منحرف کرد.

3) در برد های چند لایه جهت هم پتانسیل کردن دو لایه ی GND تعدادی Via در لایه ها قرار می دهند.

4) در جاهیی که مسیر تغییر پهنا دارد، تطبیق امپدانس بهم می خورد و ایجاد نویز می کند و بهتر ات مسیر ها به صورت 45 درجه ای بشکنند.

5) به دلیل وجود اثر پوسته (جریان تمایل دارد که از مرکز هادی عبور کند و از اطراف هادی عبور نمی کند) با افزایش ضخامت مسیر ها و کاهش ارتفاع مسیر ها می توان نویز را کاهش داد.

6) چند تکه شدن Polygon

7) وجود Stub در برد

8) عوض شدن زمین مرجع (چند تکه بودن Polygon)

9) تعداد زیاد Via در برد (مخصوصا Via های Through Hole که در بخش های بعدی گفته می شود)

One thought on “تنظیم Stackup در Allegro


لطفا در مورد محل برگزاری کلاس ها، آدرس آنها و اینکه چه کلاس هایی برگزار می شود سوال نپرسید. در صفحه ی اصلی سایت لینکی با عنوان اطلاع از سایر دوره ها و دفترچه دوره ها وجود دارد که از آن استفاده نمایید

  1. سلام

    واقعا دست شما درد نکنه خیلی عالی و جامع بود

    خداخیرتون بده

    با اجازه کل پست شما رو برداشتیم

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*
*
نشانی وبسایت

خطا