Conception électronique - Comment faire une conception de PCB pour un meilleur effet EMC?

Dans les considérations de conception EMC pour les PCB, la première chose qui est impliquée est la configuration des couches; Le nombre de couches du placage est constitué du nombre de couches d'alimentation, de couche de terre et de couche de signal; Dans la conception EMC du produit, en plus de la sélection des composants et de la conception du circuit, une bonne conception de PCB est également un facteur très important.

La clé de la conception de PCB EMC est de réduire la zone de retour autant que possible, de sorte que le chemin de retour coule dans la direction que nous avons conçue. La conception des couches est la base du PCB. Comment faire la bonne conception de PCB pour rendre l'effet EMC de PCB meilleur?

1. Idées de conception pour la couche PCB:

Au cœur de la conception et de la planification EMC de l'empilement de PCB se trouve la planification rationnelle du chemin de retour du signal et la minimisation de la surface de retour du signal de la couche réfléchissante de la plaque unique, ce qui permet d'annuler ou de minimiser le flux magnétique.

1. Couche miroir de placage

La couche miroir est une couche plane complète recouverte de cuivre (couche d'alimentation, couche de terre) à l'intérieur du PCB adjacente à la couche de signal. Les principales fonctions sont les suivantes:

(1) réduire le bruit de retour: la couche miroir peut fournir un chemin de faible impédance pour le retour de la couche de signal, en particulier lorsqu'il y a un grand flux de courant dans le système de distribution, le rôle de la couche miroir est plus évident.

(2) EMI réduit: la présence de la couche spéculaire réduit la surface de la boucle fermée formée par le signal et le reflux, réduisant EMI;

(3) réduire la diaphonie: cela aide à contrôler les problèmes de diaphonie entre les traces de signal dans les circuits numériques à grande vitesse. En faisant varier la hauteur des lignes de signal avec la couche de miroir, il est possible de contrôler la diaphonie entre les lignes de signal. Moins la hauteur, moins la diaphonie;

(4) contrôle d'impédance pour empêcher la réflexion du signal.

2. Choix de la couche miroir

(1) l'alimentation et le plan de masse peuvent être utilisés comme plan de référence et ont un certain effet de blindage sur le câblage interne;

(2) relativement parlant, le plan de puissance a une impédance caractéristique élevée et il y a une grande différence de potentiel avec le niveau de référence et les interférences à haute fréquence sur le plan de puissance sont relativement importantes;

(3) du point de vue du blindage, le plan de masse est généralement mis à la terre et utilisé comme point de référence de niveau de référence, son effet de blindage est bien meilleur que le plan d'alimentation;

(4) lors du choix du plan de référence, le plan de masse doit être choisi en priorité et le plan d'alimentation en second lieu.

3. Principe d'élimination du flux magnétique:

Selon l'équation de Maxwell, toutes les interactions électriques et magnétiques entre les corps chargés discrets ou les courants électriques sont transmises par la zone intermédiaire entre eux, que la zone intermédiaire soit un vide ou une substance physique. Dans une carte de circuit imprimé, le flux magnétique se propage toujours dans la ligne de transmission. Si la voie de retour RF est parallèle à sa voie de signal correspondante, le flux magnétique sur la voie de retour et le flux lumineux sur la voie de signal sont de sens opposés et se superposent. L'effet d'élimination du flux est obtenu.

4. L'essence de l'élimination du flux magnétique est le contrôle du chemin de retour du signal

Comment utiliser la règle de la main droite pour expliquer les effets de l'élimination du flux magnétique lorsque la couche de signal est adjacente à la formation, expliqué comme suit:

(1) Lorsque le courant circule à travers le fil, un champ magnétique est créé autour du fil et la direction du champ magnétique est déterminée régulièrement par la droite.

(2) Lorsqu'il y a deux fils parallèles à proximité l'un de l'autre, comme le montre la figure ci - dessous, le courant de l'un des fils sort et le courant de l'autre entre. Si les deux fils sont traversés par des courants de signal, respectivement. Par rapport au courant de retour, Les deux courants sont de taille égale et inversés dans la direction carrée, Ainsi, leurs champs magnétiques sont de taille égale et de direction opposée, de sorte qu'ils peuvent s'annuler mutuellement.

5. Exemple de conception de panneau à six couches

Pour les panneaux à six couches, la préférence est donnée à l'option 3;

Analyse:

(1) L'effet d'annulation de flux magnétique est optimal car la couche de signal est adjacente au plan de référence de retour et S1, s2 et S3 sont adjacents au plan de masse. La couche de câblage s2 est préférée, suivie de S3 et S1.

(2) le plan de puissance est adjacent au plan GNd, la distance entre les plans est très faible, avec l'effet optimal d'annulation de flux magnétique et l'impédance du plan de faible puissance.

(3) l'alimentation principale et sa mise à la terre correspondante sont situées aux niveaux 4 et 5. Lors du réglage de l'épaisseur des couches, on augmente la distance entre S2 - P et on diminue la distance entre P - G2 (on diminue d'autant la distance entre les couches G1 - s2). Intervalle) pour réduire l'impédance du plan de puissance et diminuer l'influence de la puissance sur s2.

2. L'option 1 peut être adoptée lorsque les exigences en matière de coûts sont élevées;

Analyse:

(1) avec cette structure, qui a le meilleur effet d'annulation de flux magnétique en raison du fait que la couche de signal est adjacente au plan de référence de retour et S1 et S2 sont proches du plan de masse;

(2) parce que le plan de puissance atteint le plan GNd par S3 et S2, l'élimination du flux magnétique est moins efficace et l'impédance du plan de puissance est plus élevée;

(3) les couches de câblage S1 et S2 sont préférées, suivies de S3 et S4.

3. Pour les panneaux à six couches, option 4

Analyse:

Pour les occasions où les exigences locales et les petits signaux sont plus élevées, l'option 4 est préférable à l'option 3. Une excellente couche de câblage s2 peut être fournie.

Le pire effet EMC, option 2

Analyse:

Dans cette structure, S1 et S2 sont adjacents, S3 et S4 sont adjacents et S3 et S4 ne sont pas adjacents au plan de masse et l'élimination du flux magnétique est moins efficace.

6. Résumé

Principes spécifiques pour la conception de la couche PCB:

(1) la surface de l'élément PCB et la surface de soudage sont des plans de masse complets (blindage);

(2) essayez d'éviter que les deux couches de signal soient directement adjacentes;

(3) toutes les couches de signalisation sont aussi proches que possible du plan de sol;

(4) les couches de câblage pour les signaux critiques tels que les hautes fréquences, les vitesses élevées, les horloges, etc., doivent avoir des plans de masse adjacents.