Leiterplattentechnisch - PCB Interferenz Unterdrückung Design, diese 30-Prinzipien, die Sie kennen müssen

I. Introduction

The ways to suppress interference on the Leiterplatte sind:

1. Reduzieren Sie den Bereich der Differenzmodus-Signalschleife.

2. Reduzieren Sie die Rauschrückgabe der hohen Frequenz (Filterung, Isolierung und Abgleich).

3. Reduzieren Sie die Gleichtaktspannung (Erdungsdesign). 30 Prinzipien des High-Speed PCB EMC Designs

2. Zusammenfassung der PCB-Designprinzipien

Grundsatz 1: PCB Taktfrequenz überschreitet 5MHZ oder Signalanstiegszeit ist kleiner als 5ns, müssen im Allgemeinen mehrschichtiges Brettdesign verwenden.

Grund: Der Bereich der Signalschleife kann gut kontrolliert werden, indem mehrschichtiges Brettdesign angenommen wird.

Prinzip 2: Für Mehrschichtplatinen sollten die Schlüsselverdrahtungsschichten (Taktleitungen, Busleitungen, Schnittstellensignalleitungen, Hochfrequenzleitungen, Rücksetzsignalleitungen, Chipauswahlsignalleitungen und verschiedene Steuersignalleitungen usw.) an der vollständigen Erdungsebene angrenzend sein. Vorzugsweise zwischen zwei Bodenebenen.

Grund: 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.

Prinzip 3: Bei einlagigen Leiterplatten sollten beide Seiten der Schlüsselsignalleitungen mit Masse abgedeckt werden.

Grund: Das Schlüsselsignal ist auf beiden Seiten mit Masse bedeckt, auf der einen Seite kann es den Bereich der Signalschleife reduzieren, und auf der anderen Seite kann es das Übersprechen zwischen der Signalleitung und anderen Signalleitungen verhindern.

Prinzip 4: Für eine doppelschichtige Platte sollte eine große Fläche des Bodens auf der Projektionsebene der Schlüsselsignalleitung oder die gleiche wie eine einseitige Platte gelegt werden.

Grund: Das gleiche wie das Schlüsselsignal der Multilayer-Platine ist nahe an der Erdungsebene.

Prinzip 5: In einer mehrschichtigen Platine sollte die Energieebene um 5H-20H relativ zu ihrer benachbarten Erdungsebene zurückgezogen werden (H ist der Abstand zwischen der Stromversorgung und der Erdungsebene).

Grund: Die Einkerbung der Leistungsebene relativ zu ihrer Rückgrundebene kann das Randstrahlungsproblem effektiv unterdrücken.

Prinzip 6: Die Projektionsebene der Verdrahtungsschicht sollte im Bereich der Reflow-Ebene-Schicht sein.

Grund: Wenn sich die Verdrahtungsschicht nicht im Projektionsbereich der Reflow-Ebene-Schicht befindet, verursacht sie Randstrahlungsprobleme und vergrößert den Signalschleifenbereich, was zu einer erhöhten Differentialmodusstrahlung führt.

Prinzip 7: Bei Mehrschichtplatinen sollten möglichst keine Signalleitungen größer als 50MHZ auf der TOP- und BOTTOM-Schicht der einzelnen Platine vorhanden sein.

Grund: Es ist am besten, das Hochfrequenzsignal zwischen den beiden Ebenen zu laufen, um seine Strahlung in den Raum zu unterdrücken.

Prinzip 8: Wenn die zweite Schicht und die vorletzte Schicht Verdrahtungsschichten sind, sollten die TOP- und BOOTTOM-Schichten mit geerdeter Kupferfolie bedeckt werden.

Grund: Es ist am besten, das Hochfrequenzsignal zwischen den beiden Ebenen zu laufen, um seine Strahlung in den Raum zu unterdrücken.

Prinzip 9: In einer mehrschichtigen Platine sollte die Hauptarbeitsleistungsebene (die am weitesten verbreitete Leistungsebene) der einzelnen Platine in unmittelbarer Nähe zu ihrer Grundebene sein.

Grund: Die benachbarte Energieebene und die Erdungsebene können den Schleifenbereich des Stromkreises effektiv reduzieren.

Prinzip 10: In einer einlagigen Platine muss neben und parallel zur Stromleitung ein Massedraht vorhanden sein.

Grund: Verringern Sie die Fläche der Stromschleife der Stromversorgung.

Prinzip 11: In einer zweilagigen Platine muss neben und parallel zur Stromleitung ein Erdungskabel vorhanden sein.

Grund: Verringern Sie die Fläche der Stromschleife der Stromversorgung.

Prinzip 12: Versuchen Sie im geschichteten Design, benachbarte Verdrahtungsschichten zu vermeiden. Wenn es unvermeidlich ist, dass die Verdrahtungsschichten nebeneinander liegen, sollte der Schichtabstand zwischen den beiden Verdrahtungsschichten angemessen erhöht werden, und der Schichtabstand zwischen der Verdrahtungsschicht und ihrem Signalkreis sollte verringert werden.

Grund: Parallele Signalspuren auf benachbarten Verdrahtungsschichten können Signalübersprache verursachen.

Prinzip 13: Angrenzende Ebenen sollten Überlappungen ihrer Projektionsebenen vermeiden.

Grund: Wenn sich die Projektionen überlappen, führt die Kopplungskapazität zwischen den Schichten dazu, dass das Rauschen zwischen den Schichten miteinander gekoppelt wird.

Grundsatz 14: Bei der Gestaltung der LeiterplattenLayout, Beachten Sie vollständig das Konstruktionsprinzip der Platzierung in einer geraden Linie entlang der Signalflussrichtung, und versuchen, Schleifen vor und zurück zu vermeiden.

Grund: Vermeiden Sie direkte Signalkopplung und beeinflussen Sie die Signalqualität.

Prinzip 15: Wenn mehrere Modulschaltungen auf derselben Leiterplatte platziert werden, sollten digitale Schaltungen und analoge Schaltungen sowie Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeitsschaltungen getrennt angeordnet werden.

Grund: Vermeiden Sie gegenseitige Interferenzen zwischen digitalen Schaltungen, analogen Schaltungen, Hochgeschwindigkeitsschaltungen und Low-Speed Schaltungen.

Prinzip 16: Wenn sich gleichzeitig hohe, mittlere und niedrige Geschwindigkeitsschaltungen auf der Leiterplatte befinden, folgen Sie den Hochgeschwindigkeits- und Mittelgeschwindigkeit-Schaltungen und halten Sie sich von der Schnittstelle fern.

Grund: Vermeiden Sie hochfrequente Schaltungsgeräusche, die durch die Schnittstelle nach außen ausstrahlen.

Prinzip 17: Energiespeicher- und Hochfrequenzfilterkondensatoren sollten in der Nähe von Geräteschaltungen oder Geräten mit großen Stromänderungen (wie z.B. Stromversorgungsmodulen: Eingangs- und Ausgangsklemmen, Lüfter und Relais) platziert werden.

Grund: Die Existenz von Energiespeicherkondensatoren kann die Schleifenfläche großer Stromschleifen reduzieren.

Prinzip 18: Der Filterkreis des Leistungseingangs der Leiterplatte sollte nah an der Schnittstelle platziert werden.

Grund: Um eine erneute Kopplung der gefilterten Leitung zu vermeiden.

Prinzip 19: Auf der Leiterplatte sollten die Filter-, Schutz- und Isolationskomponenten der Schnittstellenschaltung nahe an der Schnittstelle platziert werden.

Grund: Es kann effektiv die Auswirkungen von Schutz, Filterung und Isolierung erreichen.

Prinzip 20: Wenn es sowohl einen Filter als auch einen Schutzkreis an der Schnittstelle gibt, sollte das Prinzip des ersten Schutzes und der anschließenden Filterung befolgt werden.

Grund: Die Schutzschaltung wird zur externen Überspannungs- und Überstromunterdrückung verwendet. Wenn der Schutzkreis nach dem Filterkreis platziert wird, wird der Filterkreis durch Überspannung und Überstrom beschädigt.

Prinzip 21: Stellen Sie während des Layouts sicher, dass die Ein- und Ausgangsleitungen des Filterkreises (Filter), der Isolation und des Schutzkreises nicht miteinander koppeln.

Grund: Wenn die Ein- und Ausgangsspuren der obigen Schaltung miteinander gekoppelt sind, wird der Filter-, Isolations- oder Schutzeffekt geschwächt.

Prinzip 22: Wenn eine "saubere Erde"-Schnittstelle auf der Platine entworfen ist, sollten die Filter- und Isolationskomponenten auf dem Isolationsband zwischen dem "sauberen Boden" und dem Arbeitsboden platziert werden.

Grund: Vermeiden Sie eine Kopplung zwischen Filter- oder Isolationsvorrichtungen durch die ebene Schicht, die den Effekt schwächt.

Prinzip 23: Auf "sauberem Boden" können keine anderen Geräte außer Filter- und Schutzvorrichtungen platziert werden.

Grund: Der Zweck des Entwurfs "sauberer Boden" besteht darin, sicherzustellen, dass die Grenzflächenstrahlung minimal ist und die "saubere Erde" leicht durch externe Störungen gekoppelt wird, so dass es keine anderen irrelevanten Schaltungen und Geräte auf der "sauberen Erde" geben sollte.

Prinzip 24: Halten Sie starke Strahlungsgeräte wie Kristalle, Kristalloszillatoren, Relais und Schaltnetzteile von der Platinenschnittstelle mindestens 1000 Mio. fern.

Grund: Die Störung strahlt direkt aus oder der Strom wird an das ausgehende Kabel gekoppelt, um nach außen zu strahlen.

Prinzip 25: Empfindliche Schaltungen oder Geräte (wie Reset-Schaltungen, WATCHDOG-Schaltungen, etc.) sollten mindestens 1000 Mio. von jeder Kante der Platine entfernt sein, insbesondere von der Kante der Platine-Schnittstelle.

Grund: Orte, die Single-Board-Schnittstellen ähneln, werden am einfachsten durch externe Störungen (wie statische Elektrizität) gekoppelt, und empfindliche Schaltungen wie Reset-Schaltungen und Watchdog-Schaltungen können leicht zu Systemfehlern führen.

Prinzip 26: Die Filterkondensatoren für die IC-Filterung sollten so nah wie möglich an den Netzteilpins des Chips platziert werden.

Grund: Je näher der Kondensator am Pin ist, desto kleiner ist die Fläche der Hochfrequenzschleife und desto kleiner die Strahlung.

Prinzip 27: Für den übereinstimmenden Widerstand der Start-End-Serie sollte er nahe an seinem Signalausgangsende platziert werden.

Grund: Der Konstruktionszweck des übereinstimmenden Widerstands der Start-End-Serie besteht darin, die Ausgangsimpedanz des Chipausgangsenden und die Impedanz des Serienwiderstands der charakteristischen Impedanz der Leiterbahn hinzuzufügen. Der passende Widerstand wird am Ende platziert, der die obige Gleichung nicht erfüllen kann.

Grundsatz 28: PCB Leiterbahnen können keine rechtwinkligen oder scharfkantigen Leiterbahnen haben.

Grund: Rechtwinklige Verdrahtung führt zu Unterbrechung der Impedanz, die zur Signalübertragung führt, was zu Klingeln oder Überschwingen und starker EMI-Strahlung führt.

Prinzip 29: Vermeiden Sie Lageneinstellungen benachbarter Verdrahtungsschichten so weit wie möglich. Wenn es unvermeidlich ist, versuchen Sie, die Leiterbahnen in den beiden Verdrahtungsschichten senkrecht zueinander zu machen, oder die Länge der parallelen Leiterbahnen ist weniger als 1000mil.

Grund: um das Übersprechen zwischen parallelen Leiterbahnen zu reduzieren.

Prinzip 30: Wenn die Platine eine interne Signalverdrahtungsschicht hat, sollten Schlüsselsignalleitungen wie Uhren auf der inneren Schicht verlegt werden (die bevorzugte Verdrahtungsschicht wird bevorzugt).

Grund: Die Bereitstellung von Schlüsselsignalen auf der internen Verdrahtungsschicht kann eine abschirmende Rolle spielen.