Progettazione PCB - Come fare la progettazione PCB per rendere migliore l'effetto EMC?

Nella considerazione di progettazione EMC del PCB, la prima cosa coinvolta è l'impostazione di strati; il numero di strati della scheda singola è composto dal numero di strati di potenza, terra e segnale; nella progettazione EMC del prodotto, oltre alla selezione dei componenti e alla progettazione del circuito Inoltre, un buon design PCB è anche un fattore molto importante.

La chiave per la progettazione EMC PCB è ridurre il più possibile l'area di riflusso in modo che il percorso di riflusso fluisca nella direzione che abbiamo progettato. Il design dello strato è la base del PCB. Come fare un buon lavoro nella progettazione PCB per rendere migliore l'effetto EMC del PCB?

1. L'idea di progettazione dello strato PCB:

Il nucleo della pianificazione e del pensiero di progettazione EMC dello stack PCB è quello di pianificare ragionevolmente il percorso di ritorno del segnale e minimizzare l'area di ritorno del segnale dallo strato specchio della singola scheda, in modo che il flusso magnetico possa essere cancellato o minimizzato.

1. Singolo strato di specchio della scheda

Lo strato di immagine a specchio è uno strato piano rivestito di rame completo (strato di potenza, strato di terra) all'interno del PCB adiacente allo strato di segnale. Le funzioni principali sono le seguenti:

(1) Ridurre il rumore di ritorno: Lo strato specchio può fornire un percorso di bassa impedenza per il ritorno dello strato del segnale, specialmente quando c'è una grande corrente che scorre nel sistema di distribuzione dell'energia, il ruolo dello strato specchio è più evidente.

(2) Ridurre EMI: L'esistenza dello strato dello specchio riduce l'area del ciclo chiuso formato dal segnale e dal riflusso e riduce EMI;

(3) Ridurre il crosstalk: è utile controllare il problema crosstalk tra le tracce del segnale nei circuiti digitali ad alta velocità. Cambiando l'altezza della linea del segnale dallo strato dello specchio, la conversazione incrociata tra le linee del segnale può essere controllata. Più piccola è l'altezza, più piccola è la traversa;

(4) Controllo di impedenza per prevenire la riflessione del segnale.

2. La scelta dello strato di mirroring

(1) I piani di potenza e terra possono essere utilizzati come piani di riferimento e hanno un certo effetto schermante sul cablaggio interno;

(2) Relativamente parlando, il piano di potenza ha un'impedenza caratteristica elevata e c'è una grande differenza di potenziale con il livello di riferimento e l'interferenza ad alta frequenza sul piano di potenza è relativamente grande;

(3) dal punto di vista della schermatura, il piano di terra è generalmente messo a terra e utilizzato come punto di riferimento del livello di riferimento e il suo effetto di schermatura è molto migliore di quello del piano di potenza;

(4) Quando si seleziona il piano di riferimento, il piano di terra dovrebbe essere preferito e il piano di potenza dovrebbe essere selezionato secondo.

3. Principio di cancellazione del flusso magnetico:

Secondo l'equazione di Maxwell, tutte le interazioni elettriche e magnetiche tra corpi o correnti caricati discreti vengono trasmesse attraverso l'area intermedia tra di loro, indipendentemente dal fatto che l'area intermedia sia un vuoto o una sostanza fisica. Nel PCB, il flusso magnetico si propaga sempre nella linea di trasmissione. Se il percorso di ritorno RF è parallelo al percorso del segnale corrispondente, il flusso magnetico sul percorso di ritorno e il flusso magnetico sul percorso del segnale sono in direzioni opposte e sono sovrapposte l'uno sull'altro. Si ottiene l'effetto della cancellazione del flusso.

4. L'essenza della cancellazione magnetica del flusso è il controllo del percorso di ritorno del segnale

Come utilizzare la regola di destra per spiegare l'effetto della cancellazione del flusso magnetico quando lo strato di segnale è adiacente allo strato è spiegato come segue:

(1) Quando una corrente scorre attraverso il filo, un campo magnetico sarà generato intorno al filo e la direzione del campo magnetico è determinata dalla regola di destra.

(2) Quando ci sono due fili paralleli vicini l'uno all'altro, come mostrato nella figura seguente, la corrente di un conduttore scorre fuori e la corrente dell'altro conduttore scorre dentro. Se le correnti che scorrono attraverso i due fili sono correnti di segnale rispettivamente Rispetto alla sua corrente di ritorno, le due correnti sono uguali in magnitudine e opposte in direzione, Quindi anche i loro campi magnetici sono uguali in magnitudine e opposti in direzione, in modo che possano annullarsi a vicenda.

5. Esempio di progettazione del bordo a sei strati

Per le schede a sei strati, l'opzione 3 è data priorità;

analizzare:

(1) Poiché lo strato del segnale è adiacente al piano di riferimento del reflusso e S1, S2 e S3 sono adiacenti al piano di terra, c'è il miglior effetto di cancellazione del flusso magnetico. Si preferisce lo strato di cablaggio S2, seguito da S3 e S1.

(2) Il piano di potenza è adiacente al piano GND, la distanza tra i piani è molto piccola, c'è il miglior effetto magnetico di cancellazione del flusso e l'impedenza del piano di bassa potenza.

(3) L'alimentazione elettrica principale e la sua terra corrispondente sono collocati sul quarto e quinto strato. Quando lo spessore dello strato è impostato, aumentare la distanza tra S2-P e ridurre la distanza tra P-G2 (ridurre di conseguenza la distanza tra gli strati G1-S2). Spaziatura) per ridurre l'impedenza del piano di potenza e ridurre l'impatto della potenza su S2.

2. l'opzione 1 può essere adottata quando i requisiti di costo sono elevati;

analizzare:

(1) con questa struttura, poiché lo strato del segnale è adiacente al piano di riferimento del reflusso, S1 e S2 sono vicini al piano di terra, che ha il miglior effetto di cancellazione del flusso magnetico;

(2) Poiché il piano di potenza passa attraverso S3 e S2 al piano GND, l'effetto di cancellazione del flusso magnetico è povero e l'impedenza del piano di potenza è elevata;

(3) Gli strati di cablaggio S1 e S2 sono preferiti, seguiti da S3 e S4.

3. Per schede a sei strati, opzione 4

analizzare:

Per le occasioni con elevati requisiti di segnale locali e piccoli, l'opzione 4 è più adatta dell'opzione 3. Può fornire un eccellente strato di cablaggio S2.

4. Il peggior effetto EMC, opzione 2

analizzare:

In questa struttura, S1 e S2 sono adiacenti, S3 e S4 sono adiacenti e S3 e S4 non sono adiacenti al piano di terra e l'effetto di cancellazione del flusso magnetico è scarso.

6. Sintesi

Principi specifici della progettazione dello strato PCB:

(1) la superficie del componente PCB e la superficie di saldatura sono piano di terra completo (scudo);

(2) Cercate di evitare due strati di segnale direttamente adiacenti l'uno all'altro;

(3) tutti gli strati del segnale sono il più vicino possibile al piano di terra;

(4) Lo strato di cablaggio dei segnali chiave quali ad alta frequenza, ad alta velocità, orologio, ecc. deve avere un piano di terra adiacente.