Technologie PCB - Comment résoudre les problèmes EMI dans la conception de cartes PCB multicouches

Comment résoudre les problèmes EMI dans la conception de PCB multicouches il existe de nombreuses façons de résoudre les problèmes EMI. Les méthodes modernes d'inhibition EMI comprennent: l'utilisation de revêtements inhibiteurs EMI, la sélection de composants inhibiteurs EMI appropriés et la conception de simulation EMI. Cet article commence par la mise en page la plus basique du circuit imprimé et discute du rôle et des techniques de conception de l'empilement hiérarchique de circuits imprimés dans le contrôle du rayonnement EMI. Bus d'alimentation placer correctement des condensateurs de capacité appropriée près des broches d'alimentation IC peut faire changer rapidement les sauts de tension de sortie IC. Cependant, le problème ne s'arrête pas là. Comme la réponse en fréquence du condensateur est limitée, le condensateur ne peut pas produire la puissance harmonique nécessaire pour piloter proprement la sortie IC dans toute la bande de fréquences. De plus, les tensions transitoires formées sur le bus d'alimentation vont créer des chutes de tension sur l'inductance de la voie de découplage et ces tensions transitoires sont les principales sources d'interférences EMI de mode commun. Comment devrions - nous résoudre ces problèmes? En ce qui concerne le ci sur notre carte, la couche de puissance autour du ci peut être considérée comme un excellent condensateur haute fréquence qui peut collecter une partie de l'énergie des fuites de condensateurs discrets, fournissant de l'énergie haute fréquence pour une sortie propre. De plus, l'inductance d'une bonne couche d'alimentation doit être faible, et donc le signal transitoire synthétisé par l'inductance est faible, ce qui diminue le mode commun EMI. Bien entendu, la connexion entre la couche d'alimentation et la broche d'alimentation IC doit être la plus courte possible car le front montant du signal numérique est de plus en plus rapide, Et il est préférable de le connecter directement au Plot sur lequel se trouve la broche d'alimentation IC. Ceci doit être discuté séparément. Pour contrôler le mode commun EMI, le plan de puissance doit faciliter le découplage et avoir une inductance suffisamment faible. Ce plan de puissance doit être une paire de plans de puissance bien conçus. Quelqu'un pourrait demander, à quel point c'est bon d'être bon? La réponse à cette question dépend de la stratification de l'alimentation, du matériau entre les couches et de la fréquence de fonctionnement (c'est - à - dire en fonction du temps de montée de l'IC). Typiquement, l'espacement des couches de puissance est de 6 mil, la couche intermédiaire est en matériau fr4 et la capacité équivalente de la couche de puissance est d'environ 75 PF par pouce carré. De toute évidence, plus l'espacement des couches est petit, plus la capacité est grande. Il n'y a pas beaucoup de dispositifs avec un temps de montée compris entre 100 et 300 PS, mais selon les vitesses actuelles de développement des circuits intégrés, les dispositifs avec un temps de montée compris entre 100 et 300 PS occuperont une proportion élevée. Pour les circuits avec un temps de montée de 100 à 300 PS, l'espacement des couches de 3 Mil ne fonctionnera plus pour la plupart des applications. Il était alors nécessaire d'utiliser une technique de délaminage avec un espacement des couches inférieur à 1 Mil et de remplacer le matériau diélectrique fr4 par un matériau à forte permittivité diélectrique. Maintenant, les céramiques et les plastiques céramiques peuvent répondre aux exigences de conception des circuits à temps de montée de 100 à 300 ps. Bien que de nouveaux matériaux et de nouvelles méthodes puissent être utilisés à l'avenir, pour les circuits à temps de montée de 1 à 3 NS, les espacements de couche de 3 à 6 mil et les matériaux diélectriques fr4 couramment utilisés aujourd'hui, il suffit généralement de traiter les harmoniques haut de gamme et de rendre le signal transitoire suffisamment faible, c'est - à - dire, Le mode commun EMI peut être abaissé très bas. L'exemple de conception d'empilement de couches de PCB donné dans cet article suppose un espacement des couches de 3 à 6 mils.

Blindage électromagnétique du point de vue des traces de signal, une bonne stratégie de superposition devrait être de placer toutes les traces de signal sur une ou plusieurs couches, et ces couches sont à côté de la couche d'alimentation ou de la couche de terre. Une bonne stratégie de stratification pour l'alimentation devrait être que la couche d'alimentation soit adjacente à la couche de terre et que la distance entre la couche d'alimentation et la couche de terre soit aussi petite que possible. C’est ce que nous appelons une stratégie de « stratification ».

Empilement de PCB quelles stratégies d'empilement aident à masquer et à supprimer l'EMI? Le schéma d'empilement hiérarchique suivant suppose que le courant d'alimentation circule sur une seule couche et qu'une seule tension ou plusieurs tensions sont réparties sur différentes parties d'une même couche. Le cas de plusieurs couches d'alimentation sera discuté plus tard. Carte PCB à 4 couches il y a plusieurs problèmes potentiels avec la conception de la carte à 4 couches. Tout d'abord, un panneau traditionnel à quatre couches de 62 mils d'épaisseur, même si la couche de signal est à l'extérieur et la couche d'alimentation et la couche de mise à la terre à l'intérieur, la distance entre la couche d'alimentation et la couche de mise à la terre est encore trop grande.si vous considérez D'abord les exigences de coût, vous pouvez envisager les deux alternatives suivantes aux cartes PCB traditionnelles à quatre couches. Les deux solutions peuvent améliorer les performances d'inhibition EMI, mais seulement pour les applications où la densité des composants sur la carte est suffisamment faible et où il y a une surface suffisante autour du composant (la couche de cuivre d'alimentation requise pour le placement). La couche externe du PCB est la couche de terre et les deux couches intermédiaires sont la couche signal / alimentation. L'alimentation sur la couche de signal utilise un câblage de ligne large, ce qui peut rendre l'impédance du trajet du courant d'alimentation plus faible et l'impédance du trajet microruban du signal plus faible. Du point de vue du contrôle EMI, c'est la meilleure structure de PCB à 4 couches actuellement disponible. Dans la seconde solution, la couche externe utilise l'alimentation et la terre, et les deux couches intermédiaires utilisent le signal. L'amélioration est moindre par rapport à un panneau traditionnel à 4 couches et l'impédance inter - couches est aussi mauvaise qu'une carte PCB traditionnelle à 4 couches. Si vous souhaitez contrôler l'impédance des traces, le schéma d'empilement ci - dessus doit être très prudent pour placer les traces sous une source d'alimentation et un îlot de cuivre à la terre. En outre, les îlots de cuivre sur la source d'alimentation ou la couche de mise à la terre doivent être interconnectés autant que possible pour assurer les connexions DC et basse fréquence.