PCBA-Technologie - Die Leiterplattendesigntechnik der EMV wird ausführlich aus Schichtung, Layout und Verdrahtung erklärt

Neben der Auswahl der Komponenten und Schaltungsdesign, gut Leiterplatte (PCB) design is also a very important factor in electromagnetic compatibility. Der Schlüssel des PCB-EMV-Designs besteht darin, den Rückstrombereich so weit wie möglich zu reduzieren und den Rückstrompfad in Designrichtung fließen zu lassen. Häufige Probleme mit Rückstrom entstehen durch Risse in der Referenzebene, Verschieben der Bezugsebene, und Signale, die durch den Stecker fließen. Das Verbinden oder Entkopplung von Kondensatoren kann einige Probleme lösen, aber die Gesamtimpedanz des Kondensators, die Löcher, die Pads, und die Verkabelung muss berücksichtigt werden. Dieser Vortrag stellt EMCs Leiterplattendesign-Technologie aus drei Aspekten vor: Leiterplattenbeschichtungsstrategie, Layoutkenntnisse und Verdrahtungsregeln.

Leiterplattenbeschichtungsstrategie

Im Leiterplattendesign sind Dicke, Perforationsprozess und Schichtzahl der Leiterplatte nicht der Schlüssel, um das Problem zu lösen

m. Gute Schichtung ist der Schlüssel, um den Bypass und die Entkopplung der Stromschiene sicherzustellen, die transiente Spannung auf der Stromversorgungsschicht oder der Erdungsschicht herzustellen und das Signal vom elektromagnetischen Feld der Stromversorgung abzuschirmen. Im Hinblick auf das Signalrouting besteht eine gute Schichtstrategie darin, das gesamte Signalrouting in einer oder mehreren Schichten zu platzieren, die unmittelbar an die Stromversorgungs- oder Masseschicht angrenzen. Für die Stromversorgung sollte eine gute Schichtstrategie darin bestehen, dass die Stromversorgungsschicht an die Erdungsschicht angrenzt und der Abstand zwischen der Stromversorgungsschicht und der Erdungsschicht so klein wie möglich sein sollte. Das nennen wir die "Layering"-Strategie. Lassen Sie uns mehr über gute PCB Layering Strategien sprechen.

1. Die Projektionsebene der Verdrahtungsschicht muss innerhalb ihres Reflow-Ebene-Layer-Bereichs liegen. Wenn sich die Verdrahtungsschicht nicht im Erdprojektionsbereich ihrer Rückstromebene befindet, gibt es während der Verdrahtung Signalleitungen außerhalb des projizierten Bereichs, was zum Problem der "Kantenstrahlung" führt. Darüber hinaus wird es auch zu einer Zunahme der Signalschleifenfläche führen, was zu einer Zunahme der differentiellen Modenstrahlung führt.

2. Versuchen Sie, benachbarte Verkabelungseinstellungen zu vermeiden. Da parallele Signalführung auf benachbarten Verdrahtungsschichten zu Signalübersprechen führt, sollte der Abstand zwischen den beiden Verdrahtungsschichten angemessen vergrößert und der Abstand zwischen der Verdrahtungsschicht und ihrer Signalschleife verringert werden, wenn benachbarte Verdrahtungsschichten nicht vermieden werden können.

3. Überlappende Projektionsebenen benachbarter Ebenen sollten vermieden werden. Denn wenn sich die Projektion überlappt, führt die Kopplungskapazität zwischen den Schichten zur Kopplung von Rauschen zwischen den Schichten.

Mehrschichtige Leiterplatte:

Wenn die Taktfrequenz 5MHz überschreitet oder die Signalanstiegszeit kleiner als 5ns ist, um den Signalschleifenbereich gut steuern zu lassen, ist es im Allgemeinen notwendig, das mehrschichtige Design zu verwenden. Bei der Gestaltung von Mehrschichtplatten sollte auf die folgenden Prinzipien geachtet werden:

1. Die kritische Verdrahtungsschicht (die Schicht, in der sich Uhrkabel, Buskabel, Schnittstellensignalkabel, RF-Kabel, Rückstellsignalkabel, Chipauswahlsignalkabel und verschiedene Steuersignalkabel befinden) sollte an der vollständigen Masseebene angrenzend sein, vorzugsweise zwischen zwei Ebenen. Die Schlüsselsignalleitungen sind in der Regel starke Strahlung oder extrem empfindliche Signalleitungen. Verdrahtung nahe der Erdungsebene kann den Signalschleifenbereich verringern, die Strahlungsintensität verringern oder die Störfestigkeit verbessern.

Darüber hinaus sollte die Single-Board-Hauptarbeitsleistungsebene (die Leistungsebene, die weit verbreitet ist) an ihre Masseebene angrenzend sein, um den Schleifenbereich des Leistungsstroms effektiv zu reduzieren.

3. Überprüfen Sie, ob das Signalkabel an der oberen und unteren Schicht der Platine vorhanden ist. Dann werden hochfrequente Signale zwischen zwei planaren Schichten platziert, um ihre Strahlung in den Weltraum zu unterdrücken.

Einzel- und Doppelplatten-Ausführung:

Achten Sie bei einlagigen und zweilagigen Panels auf das Design von Schlüsselsignalkabeln und Stromkabeln. Um die Fläche der Stromschleife zu verringern, muss neben und parallel zur Stromversorgung ein Erdungskabel installiert werden.

Die "Führungsgrundlinie" sollte auf beiden Seiten der Schlüsselsignalkabel der einlagigen Platte platziert werden, wie in Abbildung 4 gezeigt. Es sollte eine große Fläche von Erde auf der Projektionsebene des Schlüsselsignals Linie der Doppelschichtplatte oder die gleiche Behandlungsmethode der einlagigen Platte liegen, und die "Führungsgrundlinie" sollte entworfen werden. Die "Schutzerdkabel" auf beiden Seiten von Schlüsselsignalleitungen können einerseits den Signalschleifenbereich reduzieren und andererseits Übersprechen zwischen Signalleitungen und anderen Signalleitungen verhindern.

Im Allgemeinen kann die Leiterplattenschicht gemäß der folgenden Tabelle entworfen werden.

PCB Layout Tipps

Das PCB-Layoutdesign sollte dem Designprinzip der Platzierung entlang der geraden Linie der Signalflussrichtung vollständig entsprechen und so weit wie möglich Kreisläufe vermeiden. Auf diese Weise kann die direkte Kopplung von Signalen vermieden und die Signalqualität beeinträchtigt werden. Um Interferenzen und Kopplungen zwischen Schaltungen und elektronischen Bauteilen zu vermeiden, sollten die Platzierung von Schaltungen und das Layout von Bauteilen den folgenden Grundsätzen entsprechen:

1. Wenn die Schnittstelle "sauberer Boden" auf der Platine entworfen ist, sollten die Filter- und Isolationsvorrichtungen auf dem Isolationsband zwischen dem "sauberen Boden" und dem Arbeitsbereich platziert werden. Dadurch wird verhindert, dass Filter- oder Isolationseinrichtungen durch die ebene Schicht miteinander gekoppelt werden, wodurch der Effekt abgeschwächt wird. Darüber hinaus dürfen keine anderen Geräte als Filter und Schutzeinrichtungen auf dem "sauberen Boden" platziert werden.

2.Wenn mehrere Modulschaltungen auf derselben Leiterplatte, Digitalschaltung und analoger Schaltung platziert werden, sollten Hochgeschwindigkeitsschaltung und Niedergeschwindigkeitsschaltung getrennt angeordnet werden, um gegenseitige Interferenzen zwischen Digitalschaltung, Analogschaltung, Hochgeschwindigkeitsschaltung und Niedergeschwindigkeitsschaltung zu vermeiden. Wenn sich gleichzeitig High-, Mittel- und Low-Speed-Schaltungen auf der Leiterplatte befinden, sollte das Layout-Prinzip in Abbildung 7 befolgt werden, um hochfrequentes Schaltungsgeräusch zu vermeiden, das durch die Schnittstelle ausstrahlt.

3. Der Filterkreis des Leistungseingangs der Leiterplatte sollte in der Nähe der Schnittstelle platziert werden, um eine erneute Kopplung der gefilterten Schaltung zu vermeiden.

4. Die Filter-, Schutz- und Isolationsvorrichtungen der Schnittstellenschaltung werden in der Nähe der Schnittstelle platziert, wie in Fig. 9 gezeigt, die die Auswirkungen von Schutz, Filterung und Isolierung effektiv realisieren können. Wenn die Schnittstelle sowohl Filter- als auch Schutzschaltungen aufweist, sollte das Prinzip des Schutzes vor dem Filtern befolgt werden. Da der Schutzkreis für externe Überspannungs- und Überstromunterdrückung verwendet wird, wird der Filterkreis durch Überspannung und Überstrom beschädigt, wenn der Schutzkreis hinter dem Filterkreis platziert wird. Da die Kopplung von Eingangs- und Ausgangsleitungen der Schaltung den Filter-, Isolations- oder Schutzeffekt schwächt, sollte das Layout außerdem sicherstellen, dass die Eingangs- und Ausgangsleitungen der Filterschaltung (Filter), Isolierung und Schutzschaltung nicht miteinander gekoppelt sind.

5. Die empfindliche Schaltung oder Vorrichtung (wie Reset-Schaltung) ist mindestens 1000mil entfernt von der Kante der Platine, insbesondere der Kante

der Schnittstellenseite der Platine.

6. Energiespeicher- und Hochfrequenzfilterkondensatoren sollten in der Nähe von Einheitskreisen oder Geräten mit großen Stromschwankungen (wie Eingangs- und Ausgangsklemmen von Leistungsmodulen, Lüftern und Relais) platziert werden, um den Schleifenbereich großer Stromkreise zu reduzieren.

7. Die Filter müssen nebeneinander platziert werden, damit der gefilterte Kreislauf nicht wieder gestört wird.

8. Die Geräte mit starker Strahlung, wie Kristalle, Kristalloszillatoren, Relais und Schaltnetzteile, sollten mindestens 1000mil von den Schnittstellensteckverbindern auf Platinen entfernt sein. Auf diese Weise kann die Störung direkt nach außen abgestrahlt werden oder der Strom kann an das ausgehende Kabel gekoppelt werden, um nach außen zu strahlen.