Методика проектирования многослойной печатной платы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики»

МГТУ МИРЭА

Факультет: Радиотехнические и телекоммуникационные системы

Курсовой проект на тему

«Методика проектирования многослойной печатной платы»

По дисциплине

Проектирование сложных систем

Выполнила

студентка группы РКМ-1-11

Забавникова М.Л.

Проверил Лазарев Е.М.



Исходные данные на курсовой проект

1. Погонная емкость сигнальных проводников

2. Число сигнальных проводников

3. Число потенциальных слоев

4. Технологические требования:

4.1. Печатная плата изготовляется методом сквозных отверстий

4.2. Ширина сигнальных проводников

4.3. Слои выполнены из фольгированного диэлектрика ФДМЭ-1 с толщиной

4.4. Фольга односторонняя

4.5. Межслойная изоляция из стеклотекстолита СПТ-3 с толщиной

4.6. Количество технологических слоев равно 2

4.7. для однополярного набора

4.8. для разнополярного набора

4.9.

4.10.

На многослойную печатную плату устанавливается микросхема типа II с длиной выводов , ,

Структура МПП

Многослойная печатная плата состоит из следующих базовых звеньев:

- технологическое звено Т - звено, на котором размещаются только контактные площадки. В структуре МПП технологические звенья располагаются на краях (первый и последний слой). Максимальное количество технологических звеньев 2.

- потенциальное звено Е - звено, предназначенное для размещения только шин питания и экранов.

- сигнально-потенциальное звено СП. Сигнально-потенциальные звенья являются основным типом звеньев и состоят из сигнальных и потенциальных слоев и образуют симметричные и несимметричные линии передачи.

СП-звенья имеют следующую классификацию:

звено СЕ с одним сигнальным и потенциальным слоем, в котором реализуются микрополосковые линии передачи.

звено ССЕ с двумя сигнальными и одним потенциальным слоем, в котором реализуются сдвоенные микрополосковые линии передачи (проводники на сигнальных слоях расположены ортогонально).

звено ЕСЕ с одним сигнальным и двумя потенциальными слоями для создания полосковых линий.

звено ЕССЕ с двумя сигнальными и двумя потенциальными слоями для создания сдвоенных полосковых линий передачи (проводники на сигнальных слоях расположены ортогонально).

Звено типа СЕ

Конструкция звена СЕ представляет собой микрополосковую линию. Диэлектрические прокладки устанавливаются между слоями С и Е, и их число позволяет изменять расстояние между сигнальным и потенциальным слоями, тем самым управляя электрическими характеристиками линий передачи.

Различают два варианта компоновки звеньев: однополярный и многополярный набор слоев. При однополярном наборе ориентировка всех слоев в составе платы одинакова, например фольгой вверх. При разнополярном наборе ориентировка слоев в составе платы различна.

многослойный печатный плата сопротивление



Однополярный набор Разнополярный набор

Звено типа ССЕ

Сигнальные проводники на соответствующих слоях располагаются ортогонально, что снижает взаимные электрические параметры между линиями. При этом взаимная ёмкость сводится к минимуму, а взаимная индуктивность практически равна нулю. Малое значение взаимной ёмкости между линиями в сигнальных слоях позволяет представить исходное звено в виде двух независимых более простых звеньев С(x)Е и С(y)Е.

Однополярный набор Разнополярный набор

Звено типа ЕСЕ

Звено ЕСЕ представляет собой полосковую линию передачи со стабильными электрическими параметрами. Это звено обладает рядом положительных свойств по сравнению с рассмотренными ранее звеньями: стабильностью параметров и возможностью с высокой точностью прогнозировать значение волнового сопротивления. Следует отметить, что в каждом зазоре между слоями находится одинаковое число прокладок.

Однополярный набор Разнополярный набор

Звено типа ЕССЕ

Размером, определяющим значение волнового сопротивления, является расстояние между потенциальными слоями.

Однополярный набор Разнополярный набор

Расчет

По таблице 3 (в приложении) выбираем базовую структуру с учетом четырех сигнальных, четырех потенциальных и двух технологических слоев. Тогда список SL будет содержать три структуры:

1. Т - ССЕ - Е - Е - ЕСС - Т

2. Т - СЕ - ЕСЕ - ЕСС - Т

3. Т - СЕ - ЕССЕ - ЕС - Т

· Рассматриваем структуру Т - ССЕ - Е - Е - ЕСС - Т.

В данной структуре необходимо произвести расчет только одного СП-звена ССЕ.

По рисунку 5 (в приложении) по заданной в исходных данных погонной емкости при t=0.3 мм определяем .

А) Определяем количество прокладок между слоями при однополярном наборе

, принимаем .

Тогда . По рисунку 5 по уточненным данным определяем паразитную емкость

Расстояние между потенциальным слоем E и слоем C(х) равно

По рисунку 5 определяем ширину проводника при и . Получаем ширину проводника

Толщина звена при однополярном наборе

Б) Определяем количество прокладок между слоями при разнополярном наборе

, принимаем .

Тогда . По рисунку 5 по уточненным данным определяем паразитную емкость

Расстояние между потенциальным слоем E и слоем C(х) равно

Толщина звена при разнополярном наборе

Определяем общую толщину МПП при структуре Т - ССЕ - Е - Е - ЕСС - Т

- количество СП звеньев в структуре МПП = 2

- количество зон установки межзонных изоляций при наличии технологических звеньев = 3+2=5

- количество изоляционных прокладочных зон для однополярного набора равно 3

- количество СП звеньев в структуре МПП = 2

- количество зон установки межзонных изоляций при наличии технологических звеньев

- количество изоляционных прокладочных зон для разнополярного набора равно 6

Рассчитываем оптимальную толщину

Толщина, определяемая качеством монтажа микросхемы

Возможность реализации МПП с полученными структурами с заданными электрическими характеристиками

Условия реализации МПП выполнены.

Рисунок к примеру расчета МПП для структуры Т - ССЕ - Е - Е - ЕСС - Т.

· Рассматриваем структуру Т - СЕ - ЕСЕ - ЕСС - Т.

Необходимо рассчитать звенья СЕ, ЕСЕ и ЕСС.

Рассчитываем звено СЕ:

По рисунку 5 (в приложении) по заданной в исходных данных погонной емкости при t=0.3 мм определяем .

А) Определяем количество прокладок между слоями при однополярном наборе

, принимаем .

Толщина звена при однополярном наборе

Б) Определяем количество прокладок между слоями при разнополярном наборе

, принимаем .

Толщина звена при разнополярном наборе

Рассчитываем звено ССЕ

По рисунку 5 (в приложении) по заданной в исходных данных погонной емкости при t=0.3 мм определяем .

А) Определяем количество прокладок между слоями при однополярном наборе

, принимаем .

Тогда . По рисунку 5 по уточненным данным определяем паразитную емкость

Расстояние между потенциальным слоем E и слоем C(х) равно

По рисунку 5 определяем ширину проводника при и . Получаем ширину проводника

Толщина звена при однополярном наборе

Б) Определяем количество прокладок между слоями при разнополярном наборе

, принимаем .

Тогда . По рисунку 5 по уточненным данным определяем паразитную емкость

Расстояние между потенциальным слоем E и слоем C(х) равно

Толщина звена при разнополярном наборе

Рассчитываем звено ЕСЕ

По рисунку 4 (в приложении) по заданной в исходных данных погонной емкости при t=0.3 мм определяем .

А) Определяем количество прокладок между слоями при однополярном наборе

, принимаем .

Толщина звена при однополярном наборе

Б) Определяем количество прокладок между слоями при разнополярном наборе

, принимаем .

Толщина звена при однополярном наборе

Определяем общую толщину МПП при структуре Т - СЕ - ЕСЕ - ЕСС - Т.

Рассчитываем оптимальную толщину

Толщина, определяемая качеством монтажа микросхемы

Возможность реализации МПП с полученными структурами с заданными электрическими характеристиками

Условия реализации МПП выполнены.



Рисунок к примеру расчета МПП для структуры Т - СЕ - ЕСЕ - ЕСС - Т.

· Рассматриваем структуру Т - СЕ - ЕССЕ - ЕС - Т.

Необходимо рассчитать звенья СЕ и ЕССЕ.

Рассчитываем звено СЕ:

По рисунку 5 (в приложении) по заданной в исходных данных погонной емкости при t=0.3 мм определяем .

А) Определяем количество прокладок между слоями при однополярном наборе

, принимаем .

Толщина звена при однополярном наборе

Б) Определяем количество прокладок между слоями при разнополярном наборе

, принимаем .

Толщина звена при разнополярном наборе

Рассчитываем звено ЕССЕ:

По рисунку 4 (в приложении) по заданной в исходных данных погонной емкости при t=0.3 мм определяем .

А) Определяем количество прокладок между слоями при однополярном наборе

, принимаем .

Толщина звена при однополярном наборе

Б) Определяем количество прокладок между слоями при разнополярном наборе

, принимаем .

Толщина звена при однополярном наборе

Определяем общую толщину МПП при структуре Т - СЕ - ЕССЕ - ЕС - Т.

Рассчитываем оптимальную толщину

Толщина, определяемая качеством монтажа микросхемы

Возможность реализации МПП с полученными структурами с заданными электрическими характеристиками

Условия реализации МПП выполнены.

Рисунок к примеру расчета МПП для структуры Т - СЕ - ЕССЕ - ЕС - Т.



Литература

1. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры. Л.Н. Кечиев - М.: ООО “Группа ИДТ”, 2007

2. Лазарев Е.М. Лекции по курсу “Проектирование сложных систем”, МИРЭА



Приложение

Таблица 3

Количество сигнальных слоев NC	Количество потенциальных слоев NE
	1	2	3	4	5	6
1	СЕ	ЕСЕ
2	ССЕ	ЕССЕ СЕ-ЕС	СЕ-Е-ЕС	СЕ-Е-Е-ЕС	СЕ-Е-Е-Е-ЕС	СЕ-Е-Е-Е-Е-ЕС
3		ССЕ-ЕС	ССЕ-Е-ЕС	ССЕ-Е-Е-ЕС СЕ-ЕСЕ-ЕС	ССЕ-Е-Е-Е-ЕС СЕ-Е-ЕСЕ-ЕС	ССЕ-Е-Е-Е-Е-ЕС СЕ-Е-ЕСЕ-Е-ЕС
4		ССЕ-ЕСС	ССЕ-Е-ЕСС	ССЕ-Е-Е-ЕСС СЕ-ЕСЕ-ЕСС СЕ-ЕССЕ-ЕС	ССЕ-Е-Е-Е-ЕСС СЕ-Е-ЕСЕ-ЕСС СЕ-Е-ЕССЕ-ЕС	ССЕ-Е-Е-Е-Е-ЕСС СЕ-Е-ЕСЕ-Е-ЕСС СЕ-Е-ЕССЕ-Е-ЕС СЕ-ЕСЕ-ЕСЕ-ЕС
5			СЕ-ЕССЕ-ЕСС ССЕ-ЕСЕ-ЕСС	СЕ-Е-ЕССЕ-ЕСС ССЕ-Е-ЕСЕ-ЕСС	СЕ-Е-ЕССЕ-Е-ЕСС ССЕ-Е-ЕСЕ-Е-ЕСС СЕ-ЕСЕ-ЕСЕ-ЕСС СЕ-ЕСЕ-ЕССЕ-ЕС
6			ССЕ-ЕССЕ-ЕСС	ССЕ-Е-ЕССЕ-ЕСС	ССЕ-Е-ЕССЕ-Е-ЕСС СЕ-ЕСЕ-ЕСЕ-ЕСС СЕ-ЕССЕ-ЕСЕ-ЕСС СЕ-ЕССЕ-ЕССЕ-ЕС ССЕ-ЕСЕ-ЕСЕ-ЕСС
7				СЕ-ЕССЕ-ЕССЕ-ЕСС ССЕ-ЕСЕ-ЕССЕ-ЕСС
8				ССЕ-ЕССЕ-ЕССЕ-ЕСС



Рисунок 4

Рисунок 5

Размещено на Allbest.ru