Tecnología de PCB - Diseño de la capa de PCB y discusión con EMC

En el proceso de diseño de placas de circuito de alta velocidad, el diseño de compatibilidad electromagnética es una dificultad importante. Este trabajo explora cómo reducir la interferencia electromagnética causada por el acoplamiento de conducción y el acoplamiento de radiación reduciendo la ruta de propagación de la fuente de acoplamiento desde los aspectos del diseño del número de capas y la distribución de capas, y mejorar la compatibilidad electromagnética.

Introducción

Many reliability and stability problems of electronic products are caused by poor electromagnetic compatibility design. Common problems are signal distortion, signal noise is too large, signal instability in the process of work, the system is easy to crash, the system is susceptible to environmental interference, poor anti-interference ability, etc. Emc design is a very complex technology, from design to electromagnetism and other aspects of knowledge. This paper discusses some experiential skills of layer design and layer layout to provide some reference for electronic engineers.

Configuración de la capa

La capa de tablero de PCB incluye principalmente la capa de alimentación, la capa y la capa de señal, y el número de capas es la suma del número de capas por capa. En el proceso de diseño, el paso es coordinar y clasificar todas las fuentes y lugares, así como las diversas señales, y desplegar y diseñar sobre la base de la clasificación. En términos generales, las diferentes fuentes de alimentación deben dividirse en diferentes capas, y los diferentes planos de tierra deben corresponder. Diversas señales especiales, como las señales de alta frecuencia del reloj, requieren capas de diseño separadas y la necesidad de aumentar el plano de tierra para bloquear las señales especiales para mejorar la compatibilidad electromagnética. Por supuesto, el costo también es un factor a tener en cuenta, y en el proceso de diseño se debe encontrar un equilibrio entre la compatibilidad electromagnética y el costo.

El diseño de la capa de alimentación primero debe considerar el tipo y la cantidad de energía. Si solo hay una fuente de alimentación, considere usar una sola capa de alimentación. En el caso de una alta demanda de energía, varias capas de energía pueden suministrar energía a diferentes capas de equipos. Si hay varias fuentes de alimentación, se puede considerar el diseño de varias capas de alimentación, o se pueden dividir diferentes fuentes de alimentación en la misma capa de alimentación. La premisa de la segmentación es que no hay cruce entre las fuentes de alimentación. Si hay cruces, se deben diseñar varias capas de alimentación.

El diseño de la capa de señal tiene en cuenta las características de todas las señales. La estratificación y el blindaje de señales especiales son problemas limitados. En general, se diseña primero con el software de diseño y luego se modifica de acuerdo con los detalles específicos. En el diseño de la capa se debe considerar la densidad de la señal y la integridad de la señal específica. Para información especial, la formación de Contacto debe diseñarse como una capa de blindaje si es necesario.

En general, no se recomienda diseñar una sola o doble placa por razones distintas del costo puro. Debido a que las placas individuales y dobles, aunque el procesamiento es simple y el costo es bajo, en situaciones de alta densidad de señal y estructura compleja de la señal, como circuitos digitales de alta velocidad o circuitos mixtos analógicos, debido a que las placas individuales no tienen una formación de referencia especial, el área del anillo aumenta y la radiación aumenta. Debido a la falta de un blindaje efectivo, la capacidad anti - interferencia del sistema también ha disminuido.

Diseño de diseño de la capa de PCB

Después de determinar la señal y la capa, el diseño de cada capa también requiere un diseño científico.

El diseño de la placa de circuito impreso sigue los siguientes principios:

(1) adyacente al plano de la capa de alimentación está el plano de tierra correspondiente. El objetivo de este diseño es formar un capacitor de acoplamiento y combinarlo con un capacitor de desacoplamiento en una placa de PCB para reducir la resistencia del plano de Potencia y, al mismo tiempo, lograr un efecto de filtrado más amplio.

(2) la elección de la capa de referencia es muy importante. En teoría, tanto la capa de alimentación como el plano de tierra se pueden utilizar como capas de referencia, pero el plano de tierra generalmente se puede conectar a tierra, por lo que el efecto de blindaje es mucho mejor que la capa de alimentación. Por lo tanto, generalmente se prefiere un plano como plano de referencia.

(3) las señales clave de las dos capas adyacentes no pueden pasar por el área dividida. De lo contrario, se formará un circuito de señal más grande, lo que dará lugar a una fuerte radiación y acoplamiento.

(4) para mantener la integridad del plano de tierra, no se permite el cableado en el plano de tierra. Si la densidad de la línea de señal es demasiado alta, se puede considerar el cableado en el borde de la capa de potencia.

(5) in the high-speed signal, signal, high frequency signal and other key signals below the design of ground layer, so that the path of the signal loop is the shortest, the radiation is the smallest.

(6) en el proceso de diseño del Circuito de alta velocidad, se debe considerar cómo lidiar con la radiación de la fuente de alimentación y la interferencia con todo el sistema. Por lo general, el área del plano de la capa de energía debe ser menor que el área del plano de tierra para que el plano de tierra pueda bloquear la fuente de alimentación. Por lo general, el plano de potencia necesita retraer el doble del espesor del medio que el plano del suelo. Si desea reducir la indentación de la capa de alimentación, haga que el espesor del Medio sea lo más pequeño posible.

Principios generales que deben seguirse en el diseño del diseño de la placa de circuito impreso de varias capas:

(1) el plano de la capa de alimentación debe estar cerca del plano de puesta a tierra y diseñado debajo del plano de puesta a tierra.

(2) el diseño de la capa de cableado debe ser adyacente a todo el plano metálico.

(3) las señales digitales y analógicas deben tener un diseño de aislamiento, primero para evitar que las señales digitales y digitales estén en la misma capa, si no se puede evitar, se pueden utilizar señales analógicas y cableado de áreas digitales, y las señales analógicas y analógicas deben aislarse de áreas analógicas por ranuras, etc. Lo mismo ocurre con las fuentes de alimentación analógicas y digitales. En particular, la fuente de alimentación digital, que tiene una gran radiación, debe ser aislada y blindada.

(4) las líneas impresas de la capa intermedia forman guías de onda planas, y las líneas de MICROSTRIP de la capa superficial forman diferentes características de transmisión.

(5) los circuitos de reloj y los circuitos de alta frecuencia son las principales fuentes de interferencia y radiación y deben organizarse por separado, lejos de los circuitos sensibles.

(6) las corrientes dispersas y las corrientes de radiación de alta frecuencia contenidas en diferentes capas son diferentes, por lo que no se pueden tratar por igual al cableado.

Conclusiones

A través del diseño del número de capas y el diseño de la capa, se puede mejorar en gran medida la compatibilidad electromagnética de la placa de pcb. El diseño de la capa considera principalmente la capa de potencia y la formación de tierra, la señal de alta frecuencia, la señal especial y la señal sensible. El diseño de esta capa considera principalmente varios diseños de acoplamiento, puesta a tierra y líneas de alimentación, diseños de relojes y señales de alta velocidad, diseños de señales analógicas y de información digital.