Technologie PCB - Conception de couche PCB et compatibilité électromagnétique discuter

La conception de compatibilité électromagnétique est un point difficile important dans le processus de conception de cartes à grande vitesse. Cet article explore la façon dont la compatibilité électromagnétique peut être améliorée en réduisant les interférences électromagnétiques causées par le couplage par conduction et le couplage par rayonnement en réduisant les trajets de propagation des sources couplées, à partir d'aspects tels que la conception du nombre de couches et la disposition des couches.

Introduction

De nombreux problèmes de fiabilité et de stabilité de l'électronique sont causés par une mauvaise conception de la compatibilité électromagnétique. Les problèmes courants sont la distorsion du signal, le bruit excessif du signal, l'instabilité du signal pendant le travail, la facilité avec laquelle le système s'effondre, la vulnérabilité du système aux interférences environnementales, la mauvaise capacité d'anti - interférence, etc. la conception compatible électromagnétique est une technologie très complexe, connue dans tous les domaines, de la conception à l'électromagnétisme. Cet article traite de quelques conseils d'expérience sur la conception de couches et la mise en page de couches, fournissant quelques références pour les ingénieurs en électronique.

Configuration des couches

La couche de carte PCB comprend principalement la couche d'alimentation, la couche et la couche de signal, le nombre de couches étant la somme du nombre de couches par couche. Dans le processus de conception, les étapes consistent à coordonner et à classer toutes les sources et tous les lieux, ainsi que les différents signaux, et à les déployer et les concevoir sur la base de la classification. En général, les différentes sources d'alimentation doivent être divisées en différentes couches et les différents plans de masse doivent correspondre. Divers signaux spéciaux, tels que les signaux haute fréquence d'horloge, nécessitent une couche de conception distincte et un plan de masse supplémentaire est nécessaire pour masquer les signaux spéciaux afin d'améliorer la compatibilité électromagnétique. Bien sûr, le coût est également un facteur à prendre en compte et un équilibre doit être trouvé entre la compatibilité électromagnétique et le coût lors de la conception.

La première considération dans la conception de la couche d'alimentation est le type et la quantité d'alimentation. Si vous n'avez qu'une seule source d'alimentation, envisagez d'utiliser une seule couche d'alimentation. En cas de forte demande d'alimentation, plusieurs couches d'alimentation peuvent alimenter des appareils de différentes couches. S'il y a plusieurs sources d'alimentation, vous pouvez envisager de concevoir plusieurs couches d'alimentation ou de diviser différentes sources d'alimentation dans la même couche d'alimentation. La subdivision suppose qu'il n'y ait pas de croisement entre les sources d'alimentation. S'il y a un croisement, vous devez concevoir plusieurs couches d'alimentation.

La couche de signal est conçue en tenant compte des caractéristiques de tous les signaux. La stratification et le blindage des signaux spéciaux sont des problèmes limités. En général, il est d'abord conçu avec un logiciel de conception, puis modifié en fonction des détails spécifiques. La densité du signal et l'intégrité du signal spécifique doivent être prises en compte dans la conception de la couche. Pour les informations spéciales, la couche de terre doit être conçue comme un blindage si nécessaire.

En général, il n'est pas recommandé de concevoir des panneaux simples ou doubles pour des raisons autres que le coût pur. Étant donné que les cartes simples et doubles, bien que simples à manipuler et peu coûteuses, dans le cas d'une densité de signal élevée et d'une structure de signal complexe, telle qu'un circuit numérique à grande vitesse ou un circuit hybride analogique, la surface de boucle augmente et le rayonnement est renforcé en raison de l'absence d'une couche de mise à la terre de référence spéciale pour les cartes simples. La capacité anti - interférence du système a également diminué en raison du manque de blindage efficace.

Conception de Layer PCB

Après avoir déterminé les signaux et les couches, la disposition de chaque couche nécessite également une conception scientifique.

La conception de la mise en page de la carte PCB suit les principes suivants:

(1) Plan de la couche d'alimentation adjacent au plan de masse correspondant. Le but de cette conception est de former une capacité de couplage et, en combinaison avec une capacité de découplage sur la carte PCB, de réduire l'impédance du plan de puissance tout en permettant un effet de filtrage plus large.

(2) Le choix de la couche de référence est très important. En théorie, la couche d'alimentation et le plan de masse peuvent tous deux servir de couche de référence, mais le plan de masse peut généralement être mis à la terre, de sorte que l'effet de blindage est bien meilleur que celui de la couche d'alimentation. Ainsi, un plan est généralement préféré comme plan de référence.

(3) Les signaux critiques de deux couches adjacentes ne peuvent pas traverser la zone de division. Dans le cas contraire, une boucle de signal plus importante sera formée, ce qui entraînera un fort rayonnement et un couplage.

(4) afin de maintenir l'intégrité du plan de masse, le câblage sur le plan de masse n'est pas autorisé. Si la densité de lignes de signal est trop élevée, on peut envisager de câbler les bords de la couche de puissance.

(5) dans la conception sous - jacente des signaux clés tels que le signal à grande vitesse, le signal, le signal à haute fréquence, etc., de sorte que le chemin de la boucle de signal est le plus court et le rayonnement le plus faible.

(6) lors de la conception de circuits à grande vitesse, il faut tenir compte de la façon dont le rayonnement de l'alimentation et les interférences avec l'ensemble du système sont traités. En général, la surface du plan de la couche d'alimentation doit être inférieure à la surface du plan de masse afin que le plan de masse puisse masquer l'alimentation. En général, le plan de puissance nécessite un retrait de 2 fois l'épaisseur du milieu, et non le plan de sol. Si vous voulez réduire l'empreinte de la couche de puissance, faites en sorte que l'épaisseur du support soit aussi petite que possible.

Principes généraux à suivre pour la conception de la disposition de la carte imprimée multicouche:

(1) le plan de la couche d’alimentation doit être proche du plan de masse et conçu sous celui - ci.

(2) la conception de la couche de câblage doit être adjacente au plan métallique entier.

(3) Le signal numérique et le signal analogique doivent avoir une conception isolée, d'abord pour éviter le signal numérique et le signal analogique dans la même couche, si cela ne peut pas être évité, vous pouvez utiliser le signal analogique et le câblage de la zone de signal numérique, isoler la zone de signal analogique et la zone de signal numérique avec des rainures et d'autres moyens. Il en va de même pour les alimentations analogiques et numériques. Les alimentations numériques en particulier, où le rayonnement est très important, doivent être isolées et blindées.

(4) Les lignes d'impression de la couche intermédiaire forment un guide d'onde plan et les lignes microruban de la couche superficielle forment des caractéristiques de transmission différentes.

(5) les circuits d'horloge et les circuits haute fréquence sont les principales sources de perturbations et de rayonnement et doivent être disposés séparément et à l'écart des circuits sensibles.

(6) Les courants parasites et les courants rayonnants à haute fréquence contenus dans les différentes couches sont différents et ne peuvent donc pas être traités de la même manière lors du câblage.

Conclusion

Grâce à la conception du nombre de couches et à la disposition des couches, la compatibilité électromagnétique de la carte PCB peut être grandement améliorée. La conception de la couche considère principalement la couche de puissance et la couche de terre, le signal haute fréquence, le signal spécial, le signal sensible. La disposition de cette couche prend principalement en compte les différents couplages, la disposition des lignes de terre et d'alimentation, la disposition des signaux d'horloge et à grande vitesse, la disposition des signaux analogiques et des informations numériques.