PCB layout and stackup

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÁO CÁO TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ (EMC) Đề tài PCB layout and stackup Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Việt Sơn Sinh viên thực hiện Nhóm 7 Lớp 133266 Hà Nội, tháng 6.aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

VIỆN ĐIỆN -*** -

BÁO CÁO TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ (EMC)

Đề tài:

PCB layout and stackup

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Việt Sơn

Sinh viên thực hiện: Nhóm 7 Lớp: 133266

Hà Nội, tháng 6 năm 2022

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2 2: Cải thiện khoảng cách giữa các lớp bảng bốn lớp Cấu hình này đáp ứng hai trong sáu mục tiêu

Hình 2 8: Mạch PCB 8 lớp phổ biến với hiệu suất tốt

Hình 2 9: Xếp chồng PCB tám lớp được che chắn bởi các mặt đất lớp bên ngoài

Hình 2 10: PCB 8 lớp nhưng lớp đất được đưa đến tâm

Hình 2 11: PCB 8 lớp với mặt phẳng chia nguồn

Hình 2 16: PCB 12 lớp có 6 lớp định tuyến tín hiệu và đáp ứng tất cả sáu

Hình 2 17: PCB 12 lớp với 6 lớp định tuyến và 2 lớp phân chia nguồn

Hình 2 18: Hai cấu trúc cơ bản của mạch nhiều lớp

DANH MỤC BẢNG BIỂU

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

Trong hầu hết các sản phẩm, linh kiện điện tử được sắp xếp trên một bảng mạch in(PCB), thiết kế và bố trí vị trí của các thành phần trên bảng mạch này rất quan trọng đốivới chức năng và hiệu quả tương thích điện từ (EMC) của sản phẩm PCB đại diện khảnăng thực hiện vật lý cho mạch nguyên lý

Sự khác biệt giữa sản phẩm đạt hoặc không đạt yêu cầu EMC có thể là do việcthiết kế và bố trí bảng mạch Những thứ như vị trí các thành phần, vùng cấm, đi dây, sốlớp, xếp chồng lớp (thứ tự các lớp và khoảng cách giữa các lớp) và sự gián đoạn củađường dẫn trở lại, tất cả đều rất quan trọng đối với hiệu quả EMC của bo mạch

- (5) âm thanh và các mạch tương tự tần số thấp khác.

- (6) trình điều khiển đầu vào / đầu ra (I / O)

- Thạch anh hoặc bộ dao động tần số cao nên được đặt gần các mạch tích hợp(IC) sử dụng chúng và cách xa khu vực I/O của bo mạch.

- Các trình điều khiển I/O nên được đặt gần các đầu nối

- Các mạch video và mạch tương tự tần số thấp phải có thể truy cập trực tiếpvào khu vực I/O mà không cần phải đi qua các phần kỹ thuật số tần số caocủa bo mạch

Việc phân vùng thích hợp sẽ giảm thiểu độ dài của đường dây tín hiệu, cải thiệnchất lượng tín hiệu, giảm các ghép nối ký sinh và đồng thời giảm cả sự phát xạ nhiễu củaPCB ra môi trường lẫn tính nhạy cảm của PCB đối với các nguồn nhiễu

1.2.Vùng cấm

Đặc biệt cẩn thận giữa các bộ dao động và các tinh thể, cũng như bất kỳ mạch tần

số cao nào khác, cách xa khu vực I / O Các mạch này tạo ra các trường tần số cao (cảđiện và từ) có thể dễ dàng ghép nối trực tiếp với cáp I / O, đầu nối và mạch điện, xemHình 1.2 Kinh nghiệm cho thấy rằng nếu kích thước bo mạch cho phép, việc giữ cácmạch này cách khu vực I / O ít nhất 0,5 in (13 mm) sẽ giảm thiểu hiện tượng ghép kýsinh

Hình 1 2: Điện dung ký sinh giữa các IC

Đi dây tất cả các dây tín hiệu quan trọng ra xa khỏi các cạnh của bảng mạch để chophép dòng điện trở lại lan truyền theo dây đó Một nguyên tắc tốt là xác định vùng cấm.Vùng cấm được xác định bởi 1 vùng độ rộng gấp 20 lần khoảng cách giữa lớp tín hiệu vớimặt phẳng trở lại, xung quanh viền của bảng Không có tín hiệu quan trọng nào được đidây trong vùng cấm

Hình 1 3: Vùng cấm của một PCB

1.3.Tín hiệu quan trọng

Trong thiết kế PCB, 1 nhiệm vụ quan trọng là xác định các tín hiệu quan trọng đốivới sự phát xạ nhiễu và khả năng chống nhiễu Việc lựa chọn vị trí đi dây cho những tínhiệu này là rất quan trọng và có thể ảnh hưởng lớn tới chất lượng tương thích điện từ củaPCB

Kinh nghiệm cho thấy 90% sự cố PCB là do 10% của mạch Do đó, 10% mạch nàynên được xem xét nhiều nhất trong cách bố trí bảng mạch Đối phát xạ nhiễu, các vấn đềlớn nhất là các mạch kỹ thuật số tần số cao (thời gian tăng nhanh) với các hình dạng sónglặp lại, ví dụ như như clock, bus và một số tín hiệu điều khiển Các tín hiệu này chứanhiều sóng hài tần số cao, biên độ lớn Clock thường là nguyên nhân lớn nhất, sau đó làbus và tín hiệu điều khiển lặp lại nhiều lần

Bức xạ của một tín hiệu liên quan trực tiếp đến tần số cao và dòng điện, tỷ lệ với:

- Tần số cơ bản F0 của tín hiệu

- Tốc độ thời gian tăng / giảm tr

- Độ lớn của dòng truyền qua I0 khi cổng chuyển mạch

Từ đó, ta tính được 1 thông số để phân loại tốc độ tín hiệu:

Tốc độ tín hiệu (F0I0) / trCác tín hiệu tần số cao, lặp đi lặp lại với dòng điện lớn và thời gian tăng / giảmnhanh sẽ chiếm phần lớn Do đó, tốc độ tín hiệu nên được xem xét cho tất cả các tín hiệuquan trọng.

Nếu thạch anh hay bộ dao động có vỏ bằng kim loại, hãy nối đất chúng và thêmmột tấm chắn điện từ trường bao phủ chúng nếu cần thiết

Các điện trở giảm chấn hoặc lõi Ferrit nên được thêm vào các tất cả đường dẫn đầu

ra của bộ dao động có tần số 20Mhz trở lên Điều này giúp kiểm soát sự phát xạ nhiễu.Việc này cũng được khuyến nghị ngay cả trên các đường dây ngắn, trừ khi việc thêm điệntrở sẽ làm tăng độ dài của một đường dẫn vốn đã rất ngắn Một điện trở giá trị điển hình

là 33 Ω

Các bộ tạo dao động cũng nên có lõi Ferrit mắc nối tiếp với nguồn để cách ly mạchkhỏi nguồn cung cấp

1.5.Nối đất cho khung PCB

Nguồn bức xạ nhiễu chính của các sản phẩm điện tử là do dòng điện trên cáp kếtnối Cáp kết nối có thể được coi là một anten đơn cực Điện áp điều khiển anten là điện ápgiữa cáp và khung Do đó, tham chiếu cho bức xạ nhiễu từ cáp kết nối bên ngoài là vỏthiết bị chứ không phải một số mặt đất bên ngoài như trái đất

Các thiết bị điện tử trong PCB không thể kết nối trực tiếp với đất (điều này thườngxảy ra thông qua nguồn điện), nhưng khung kim loại có thể hoạt động như một mặt đấttốt

Vì việc giảm thiểu sự chênh lệch về điện thế giữa dây cáp kết nối và khung là cầnthiết, nên việc kết nối giữa đất và khung trở nên quan trọng Đất của PCB cần được kếtnối với khung tại một điểm có vị trí càng gần cáp kết nối càng tốt Điều này là cần thiết đểgiảm thiểu sự chênh lệch điện áp Kết nối này phải là một kết nối có trở kháng thấp ở tần

số vô tuyến Bất kỳ trở kháng nào giữa đất bảng mạch và khung thiết bị sẽ tạo ra sụt áp vàkích thích các dây cáp bởi điện thế và gây ra bức xạ nhiễu

Kết nối mạch - đất - khung thường được thực hiện với các giá đỡ bằng kim loại và

nó có thể có trở kháng đáng kể ở tần số cao Thiết kế của kết nối này rất quan trọng đốivới hiệu suất EMC của sản phẩm Kết nối phải ngắn và phải có nhiều kết nối song songcủa các kết nối để giảm trở kháng của kết nối tại tần số vô tuyến (rf) Hình 1.4 cho thấymột ví dụ về nhiều kết nối mạch - đất - khung nằm trong khu vực I / O của PCB Điều nàychỉ ra lợi thế của việc đặt tất cả I / O nằm trong một khu vực của bảng mạch

Hình 1 4: Ví dụ nối đất và khung thiết bị

Nếu sử dụng đầu nối backshell bằng kim loại, thì nó phải tạo kết nối điện trực tiếp360o với vỏ Đầu nối có thể trở thành một phần của kết nối trở kháng thấp giữa mặt đấtchuẩn PCB và vỏ Điều này được thể hiện trong Hình 1.5

Hình 1 5: Đầu nối I/O tiếp xúc trực tiếp 360o với vỏ

1.6.Đường dẫn trở lại

Một trong những cách để xác định bố cục PCB có được tối ưu hay không đó làkiểm tra cách thức và vị trí của đường dẫn trở lại (Return path) Mạch nguyên lý chỉ biểudiễn đường dẫn tín hiệu trong khi đường dẫn trở lại thì không được thể hiện, vì vậy ngườithiết kế PCB thường chỉ quan tâm đường dẫn tín hiệu mà ít hoặc không quan tâm tới việcsắp xếp đường đi của đường dẫn trả về

Để giải quyết mối quan tâm trên, ta phải nhớ cách dòng điện trở lại tần sốcao chạy như thế nào Đường dẫn trở lại trở kháng thấp nhất nằm trong mặt phẳng ngaybên dưới đường dẫn tín hiệu (bất kể đây là nguồn điện hay mặt đất), vì đường này cungcấp đường dẫn điện cảm thấp nhất Điều này cũng tạo ra diện tích vòng lặp nhỏ nhất

Do '' hiệu ứng bề mặt '', dòng điện tần số cao không thể xuyên qua mặtphẳng, và do đó, tất cả dòng điện tần số cao trên mặt phẳng nguồn và mặt đất đều là dòngđiện bề mặt Hiệu ứng này sẽ xảy ra ở tần số trên 30 MHz đối với 1-oz các lớp đồngtrong PCB Do đó, một mặt phẳng thực sự là hai vật dẫn Có thể có dòng điện trên bề mặttrên của mặt phẳng và có thể có một dòng điện khác hoặc hoàn toàn không có dòng điện ở

bề mặt dưới cùng của mặt phẳng

Các vấn đề sẽ xảy ra khi có sự gián đoạn trong đường dẫn dòng điện trở lại Sựgián đoạn này làm cho dòng điện trở lại chạy theo các vòng lớn, làm tăng bức xạ từ bo

mạch, cũng như tăng nhiễu xuyên âm giữa các đường dây lân cận và gây ra biến dạngsóng tín hiệu Ngoài ra, sự gián đoạn mặt phẳng trở lại trên PCB sẽ thay đổi trở kháng đặctrưng của đường dẫn và tạo ra tín hiệu phản xạ Ba trường hợp gián đoạn đường dẫn trả vềphổ biến nhất mà người thiết kế PCB cần phải giải quyết như sau:

- Khe hoặc rãnh trong mặt phẳng nguồn hoặc đất

- Thay đổi các lớp đường dẫn tín hiệu, khiến dòng trở lại thay đổi mặt phẳngtham chiếu

- Mặt phẳng đất xung quanh các cổng kết nối hoặc nằm dưới các IC

1.6.1. Khe trong mặt phẳng đất hoặc nguồn

Khi đường dẫn đi qua một khe trong mặt phẳng đất hoặc mặt phẳng nguồn, dòngđiện trở lại sẽ phải đi vòng bên dưới để đi xung quanh khe (Hình 1.6A), điều này làm chodòng điện chảy trong một vòng lặp lớn hơn nhiều so với việc chảy trong một mặt phẳngliền Khe càng dài, diện tích vòng lặp càng lớn do đó sẽ làm tăng bức xạ và điện cảm đất

Cả hai đều là tác hại không mong muốn trong thiết kế PCB) Điều quan trọng nhất làkhông nên có những khe trong mặt phẳng đất Nếu tuân theo quy tắc đơn giản này, thì sẽtránh được nhiều vấn đề về EMC Nếu phải có các khe, phải đảm bảo rằng không cóđường dẫn nào đi qua các khe này trên các lớp liền kề để tránh sự gián đoạn đường truyềntrở lại do các rãnh tạo ra Các khe và rãnh của mặt phẳng mặt đất có thể làm tăng bức xạPCB vượt quá 20 dB

Hình 1.6B cho thấy rằng nếu trong mạch có nhiều lỗ thông mà các lỗ này chồnglên nhau sẽ tạo ra một rãnh làm chuyển hướng dòng điện tương tự như hình 1.4

Hình 1 6: Gián đoạn đường dẫn trả về do rãnh trong PCB

Bảng 1 1: Sự tăng điện áp mặt phẳng đất khi tồn tại rãnh

Độ dài khe (in) Điện áp mặt phẳng đất (mV)

00.250.511.5chuỗi các lỗ

152026497515

Tuy nhiên, nếu các lỗ không chồng lên nhau, thì dòng điện chạy giữa các lỗ và các

lỗ không làm gián đoạn đáng kể đường dẫn dòng trở lại và do đó, không gây ảnh hưởngđến hiệu suất EMC của bo mạch

Bảng 1.1 đã liệt kê các giá trị đo được của điện áp đất khi có hoặc không có cáckhe trên mặt phẳng (khe nằm vuông góc với hướng đi của dòng điện), chúng ta có thểquan sát được rằng mức chênh lệch điện áp tăng theo chiều dài của rãnh Tuy nhiên, chuỗi

lỗ dài 1 in gồm các lỗ không giao nhau không làm tăng điện áp mặt đất

1.6.2. Mặt phẳng đất hoặc nguồn đứt đoạn

Khi một đường dẫn đi qua một phẳng phẳng bị đứt đoạn, như trong ví dụ về mạch

4 lớp được thể hiện ở Hình 1.7, đường dẫn dòng trở lại bị gián đoạn Dòng điện phải tìmcác khác để vượt qua vùng hở này, điều này buộc nó phải chạy trong một vòng lặp lớnhơn rất nhiều so với việc truyền trong mặt phẳng không bị đứt đoạn

Hình 1 7: Ví dụ về đứt đoạn trong PCB Mũi tên liền nét hiển thị đường dẫn tín hiệu dòng điện

và mũi tên đứt nét hiển thị đường dẫn dòng điện trở lại.

Trong trường hợp đường dẫn đi qua vùng đứt đoạn ở mặt phẳng nguồn như Hình1.7, dòng điện quay trở lại sẽ chuyển hướng tới tụ điện tách dòng gần nhất để quay trở lạinguồn; ở phía bên kia của mặt phẳng nguồn, dòng điện phải tìm một tụ tách khác để quaytrở lại mặt phẳng nguồn Điện dung giữa hai mặt phẳng nguồn và đất quá nhỏ để tạo ramột đường truyền có trở kháng đủ thấp (ngoại trừ trường hợp tần số trên 500MHz).Đường dẫn dòng trở lại lớn hơn nhiều này làm tăng đáng kể điện cảm và diện tích vònglặp của đường dẫn trở lại, làm ảnh hưởng tới chất lượng EMC của mạch Giải pháp tốtnhất cho vấn đề này là tránh việc đường truyền bất kì tín hiệu nào phải truyền qua cácđoạn đứt đoạn này

Nhiều sản phẩm ngày nay yêu cầu có nhiều mức điện áp 1 chiều trên một bo mạch,

do đó các đường đứt đoạn ở nguồn ngày càng trở nên phổ biến Tuy nhiên, các mặt phẳngphân chia sẽ yêu cầu các hạn chế về đi dây để tránh có các đường dẫn vượt qua

Có năm phương pháp để giải quyết các vấn đề về sự đứt đoạn trong mặt phẳngnguồn như sau:

- Tách mặt phẳng nguồn và tuân thủ các quy định về sắp xếp các đường dây tínhiệu

- Sử dụng phẳng phẳng nguồn riêng biệt cho mỗi giá trị điện áp

- Sử dụng “hòn đảo nguồn” cho một hoặc một số mức điện áp Hòn đảo nguồn

là một mặt phẳng nguồn nhỏ cô lập trên lớp tín hiệu (thường ở lớp trên cùnghoặc dưới cùng của bo mạch) dưới một hoặc nhiều IC

- Đi dây một số hoặc toàn bộ điện áp DC như là một đường dẫn trên một lớp tínhiệu

- Thêm các tụ nối tại vị trí mà các đường dẫn phải đi qua các mặt phẳng đứtđoạn

Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm khác nhau Phương pháp

sử dụng hòn đảo nguồn hiệu quả cao nhất khi điện áp một chiều chỉ được sử dụng bởi mộthoặc nhiều IC nằm gần nhau

Mặc dù các đường dẫn không nên chạy qua các đoạn đứt đoạn trong mạch, nhưngcác yêu cầu về thiết kế và cân nhắc về chi phí, đôi khi cần phải làm như vậy, đặc biệt làtrong trường hợp mặt phẳng nguồn Nếu ta nhất thiết phải đi dây cho một đường dây tínhiệu qua một mặt phẳng nguồn bị đứt đoạn, hãy đặt một vài tụ điện nối nhỏ để làm cầunối giữa hai phần của mặt phẳng nguồn ở hai bên của đường dây tín hiệu như trong Hình

1 8 Kỹ thuật này sẽ cung cấp liên tục tần số cao vượt qua đứt đoạn, đồng thời duy trì sựcách ly DC giữa hai phần của mặt phẳng Các tụ điện phải được đặt trong phạm vi 0,1-inch của đường dẫn và có giá trị từ 0,001 đến 0,01 uF tùy theo tần số của tín hiệu

Giải pháp này chưa lý tưởng Tuy nhiên, vì dòng điện trở lại bây giờ phải chạy quamột via, một đường dẫn, một pad, một tụ điện, một pad, một đường dẫn, và cuối cùng làvia phần kia đến mặt phẳng đứt đoạn Dù làm tăng điện cảm bổ sung (trở kháng) trongđường trở lại mặt đất, thêm khoảng ≥5 nH, nhưng tốt hơn là không làm gì cả

Hình 1 8: Tụ nối tại các vị trí đứt đoạn trên mặt phẳng nguồn để cung cấp các đường dẫn trở lại

cho các tín hiệu dòng điện.

1.6.3. Thay đổi mặt phẳng tham chiếu

Khi một đường dẫn tín hiệu thay đổi từ lớp này sang lớp khác, đường dẫn dòng trởlại bị gián đoạn vì dòng điện trở lại cũng phải thay đổi các mặt phẳng tham chiếu, nhưtrong Hình 1.9.

Hình 1 9: Đường dẫn tín hiệu thay đổi lớp.

Vậy làm thế nào để dòng điện trở lại chạy từ mặt phẳng này sang mặt phẳng khác?Như trường hợp của các mặt phẳng đứt đoạn đã đề cập ở trên, điện dung giữa các mặtphẳng không đủ lớn để cung cấp đường dẫn trở kháng thấp, vì vậy dòng điện trở lại sẽphải chạy qua tụ điện tách gần nhất hoặc từ mặt phẳng này sang mặt phẳng khác để thayđổi mặt phẳng đi dây Thay đổi mặt phẳng tham chiếu rõ ràng làm tăng diện tích vòng lặp,ảnh hưởng tới chất lượng EMC của mạch Thay đổi mặt phẳng tham chiếu làm tăng trởkháng (điện cảm) trong đường dẫn trở lại như thể hiện trong Hình 1.10

Hình 1 10: Tác động của việc thay đổi mặt phẳng tham chiếu.

Giải pháp cho vấn đề này là tránh chuyển đổi mặt phẳng tham chiếu cho các đườngdây tín hiệu quan trọng nếu có thể Nếu bắt buộc phải chuyển đổi mặt phẳng tham chiếugiữa mặt phẳng nguồn sang mặt phẳng đất thì có thể đặt thêm một tụ điện tách bên cạnhđường dây tín hiệu đề cung cấp đường dẫn trở lại của dòng điện tần số cao giữa hai mặtphẳng Tuy nhiên giải pháp này không phải là lý tưởng vì nó làm tăng thêm điện cảmđáng kể trong đường dẫn trở lại (thường là khoảng 5 nH).

Lưu ý rằng nếu hai mặt phẳng tham chiếu cùng loại (cả hai là mặt nguồn hoặc mặtđất), thì bạn có thể sử dụng via mặt phẳng qua mặt phẳng (mặt đất với mặt đất hoặcnguồn điện) thay vì tụ điện Cách này tốt hơn nhiều, bởi vì độ tự cảm thêm vào (đồngnghĩa trở kháng) của một via nhỏ hơn nhiều so với một tụ điện và việc lắp đặt nó Khuyếncáo bạn nên thêm tụ điện hoặc via bất cứ khi nào các tín hiệu quan trọng thay đổi mặtphẳng tham chiếu

Các nhà thiết kế PCB hiện nay hầu hết đã bỏ qua vấn đề này Các bo mạch thườngđược bố trí mà không quan tâm về việc chuyển đổi tín hiệu sang các lớp khác nhau Các

bo mạch này đã hoạt động và đáp ứng các yêu cầu của EMC (có thể vì hầu hết các bomạch đều đã chứa nhiều tụ tách) Các tụ tách này giảm thiểu sự cố mà nhà thiết kế khôngcần thực hiện bất kỳ biện pháp phòng ngừa đặc biệt nào Tuy nhiên, người ta chỉ có thểsuy đoán xem các bo mạch có thể có chất lượng tốt hơn bao nhiêu nếu vấn đề này đượcxem xét và sửa chữa, như một phần của thiết kế PCB

Hình 1.11 cho thấy bức xạ đo được từ PCB bốn lớp với một đường dẫn tín hiệu dài

30 cm Sự xếp chồng tương tự hình 1.9, với cả 2 mặt phẳng đều là mặt đất Hình 1.13Acho thấy sự phát xạ khi đường dẫn chỉ được giới hạn trong một lớp duy nhất và Hình1.13B cho thấy sự phát xạ khi đường dẫn thực hiện một chuyển đổi duy nhất từ lớp trênxuống dưới của bảng mạch một nửa dọc theo chiều dài của nó Như có thể quan sát thấy,lượng phát xạ nhiễu cao hơn đáng kể đối với trường hợp lớp tín hiệu thực hiện chuyển đổi

từ trên xuống dưới của bo mạch Ở tần số 247 MHz (điểm đánh dấu trong Hình 1.13B),phát xạ lớn hơn gần 30 dB đối với trường hợp tín hiệu chuyển từ lớp trên xuống dưới, sovới trường hợp tín hiệu được định tuyến trên một lớp Trên khoảng 2 GHz, điện dung giữahai mặt của bo mạch là đủ lớn để giảm trở kháng của đường dẫn trở lại, và do đó, bức xạtrong cả hai trường hợp là tương đương nhau

Hình 1 11: Sự phát xạ của đi dây không chuyển lớp và chuyển lớp.

Với việc sử dụng thêm các tụ điện và via giữa hai mặt phẳng này, sự khác biệt giữalượng phát xạ, thể hiện trong Hình 1.13A và 1.13B, sẽ không quá lớn Tuy nhiên, ví dụtrên cho thấy rõ ràng rằng việc chuyển đổi một đường dẫn tín hiệu giữa các lớp của PCB,sao cho nó tham chiếu đến hai mặt phẳng khác nhau, tạo ra sự gián đoạn đáng kể trongđường dẫn trở lại của tín hiệu và làm tăng đáng kể phát xạ bức xạ

1.6.4. Tham chiếu lớp Top và Bottom của cùng mặt phẳng

Bất cứ khi nào một tín hiệu chuyển đổi các lớp và tham chiếu đầu tiên là Top vàsau đó là Bottom của cùng một mặt phẳng, khi đó dòng điện trở lại chuyển từ Top xuốngBottom của mặt phẳng đó như thế nào? Vì hiệu ứng bề mặt, dòng điện không thể chạyqua mặt phẳng; nó chỉ có thể chảy trên bề mặt của mặt phẳng

Để chuyển tín hiệu qua các lớp, phải cung cấp lỗ thông trên mặt phẳng, nếu khôngthì tín hiệu sẽ được nối tắt với mặt phẳng tham chiếu Bề mặt bên trong của lỗ thông cómột bề mặt nối giữa Top và Bottom của mặt phẳng và cung cấp đường cho dòng điện trởlại chạy từ trên xuống dưới của mặt phẳng như được mô tả trong Hình 1.12 Do đó, khimột tín hiệu đi qua một via và tiếp tục ở phía đối diện của cùng một mặt phẳng, thì dòngđiện trở lại gián đoạn không tồn tại Do đó, đây là cách ưu tiên để đi dây một tín hiệuquan trọng nếu phải sử dụng hai lớp định tuyến

Hình 1 12: Lỗ thông để chuyển lớp cho đường tín hiệu.

Xung nhịp tốc độ cao và các tín hiệu quan trọng nên được đi dây theo các thứ tự ưutiên sau:

- Chỉ đi dây trên 1 lớp tiếp giáp với 1 mặt phẳng

- Trên 2 lớp tiếp giáp với cùng 1 mặt phẳng

- Trên hai lớp tiếp giáp với hai mặt phẳng riêng biệt cùng loại (mặt đất hoặcnguồn) và kết nối các mặt phẳng đó với nhau bằng các via bất cứ nơi nàođường dẫn tín hiệu thay đổi các lớp

- Trên hai lớp tiếp giáp với hai mặt phẳng riêng biệt của các loại khác nhau(mặt đất và nguồn) và kết nối các mặt phẳng với nhau bằng tụ điện bất cứ khinào đường dẫn tín hiệu thay đổi các lớp

Nhiều hơn 2 lớp (tránh trường hợp này)

1.6.5. Các cổng kết nối

Một vị trí khác thường xảy ra hiện tượng gián đoạn dòng điện trở lại là gần cáccổng kết nối Nếu cổng kết nối được phủ đồng giống như Hình 1.13A, thì dòng điện trởlại phải đi xung quanh vùng cắt tạo ra một vòng lặp lớn và do đó là một vùng nhiễu trênPCB Đầu nối càng lớn (dài) thì vấn đề này càng trở nên tồi tệ hơn Giải pháp đơn giản làphủ đồng đồng các chân kết nối riêng lẻ, giống như Hình 1.13B, giúp giữ cho vòng lặpdòng tín hiệu nhỏ, giảm nhiễu trên PCB

Hình 1 13: Cổng kết nối

1.6.6. Phủ đất

Phủ đất là một kỹ thuật trong đó đồng được đưa vào các khu vực của các lớp tínhiệu PCB mà không có đường dẫn tín hiệu Mục đích là giảm lượng phát xạ nhiễu và tínhnhạy với nhiễu Để có hiệu quả, phần phủ phải được kết nối đất trên bo mạch ở nhiều vịtrí Nếu không được nối đất đúng cách, lớp đệm đồng thực sự có thể làm tăng lượng phát

xạ nhiễu và tính nhạy cảm với nhiễu, cũng như hiện tượng nhiễu xuyên âm giữa cácđường dẫn Những vùng nhỏ và những vùng dài hẹp đặc biệt gây rắc rối Đặc biệt nêntránh những khu vực phủ đất nhỏ, vì chúng không tốt và có thể làm cho mọi thứ tồi tệ hơnnếu không được nối đất đúng cách

Nếu bất kỳ phần phủ đồng nào không được nối đất, thì nhiễu có thể kết hợp với cácvùng phủ đồng bị cô lập, sau đó kết hợp điện dung với các đường dẫn liền kề làm tăngnhiễu xuyên âm giữa các đường dẫn tín hiệu Phủ đồng không được nối đất đúng cách,cũng có thể tạo ra sự cố ESD Do đó, không bao giờ có các vùng phủ đồng không nối đấttrên PCB

Mặc dù thường được sử dụng với các mạch tương tự trên PCB 2 lớp, nhưng khôngkhuyến cáo phủ đồng cho các mạch kỹ thuật số tốc độ cao, vì nó có thể gây gián đoạn trởkháng, có thể dẫn đến các vấn đề chức năng có thể xảy ra Trên bo mạch nhiều lớp, nếu sửdụng phủ đất, phải được kết nối với mặt đất PCB tại nhiều điểm Nếu phủ đất được sửdụng trên mạch nhiều lớp, nó chỉ nên được áp dụng cho các lớp bề mặt