Tecnologia PCBA - La tecnologia di progettazione PCB di EMC è spiegata in dettaglio da stratificazione, layout e cablaggio

Oltre alla selezione dei componenti e alla progettazione del circuito, un buon design del circuito stampato (PCB) è anche un fattore molto importante per la compatibilità elettromagnetica. La chiave del design EMC PCB è ridurre il più possibile l'area di backflow e far scorrere il percorso di backflow nella direzione di progettazione. Problemi comuni con la corrente di ritorno derivano da crepe nel piano di riferimento, spostamento dello strato del piano di riferimento e segnali che scorrono attraverso il connettore. Legare o disaccoppiare condensatori può risolvere alcuni problemi, ma l'impedenza complessiva del condensatore, dei fori, dei pad e del cablaggio deve essere considerata. Questa conferenza introdurrà la tecnologia di progettazione PCB di EMC da tre aspetti della strategia di stratificazione PCB, abilità di layout e regole di cablaggio.

Strategia di stratificazione PCB

Nella progettazione del circuito stampato, lo spessore, il processo di perforazione e il numero dello strato del circuito stampato non sono la chiave per risolvere il proble

m. Una buona stratificazione è la chiave per garantire il bypass e il disaccoppiamento della barra di alimentazione, per fare la tensione transitoria sullo strato di alimentazione o sullo strato di terra e per proteggere il segnale dal campo elettromagnetico dell'alimentazione elettrica. In termini di routing del segnale, una buona strategia di stratificazione consiste nel posizionare tutto il routing del segnale in uno o più strati, che sono immediatamente adiacenti allo strato di alimentazione o allo strato di terra. Per l'alimentazione elettrica, una buona strategia di stratificazione dovrebbe essere che lo strato di alimentazione sia adiacente allo strato di terra e la distanza tra lo strato di alimentazione e lo strato di terra dovrebbe essere il più piccola possibile. Questa è quella che chiamiamo strategia di "stratificazione". Parliamo di più di buone strategie di stratificazione PCB.

1. Il piano di proiezione dello strato di cablaggio deve trovarsi all'interno della sua regione dello strato del piano di riflusso. Se lo strato di cablaggio non è nell'area di proiezione a terra del suo strato piano di backflow, ci saranno linee di segnale al di fuori dell'area proiettata durante il cablaggio, portando al problema della "radiazione del bordo". Inoltre, porterà anche all'aumento dell'area del loop del segnale, con conseguente aumento della radiazione differenziale.

2. Cercate di evitare le impostazioni dello strato di cablaggio adiacente. Poiché l'instradamento parallelo del segnale su strati di cablaggio adiacenti porterà alla crosstalk del segnale, se gli strati di cablaggio adiacenti non possono essere evitati, la distanza tra i due strati di cablaggio dovrebbe essere opportunamente ingrandita e la distanza tra lo strato di cablaggio e il suo ciclo di segnale dovrebbe essere ridotta.

3. I piani di proiezione sovrapposti degli strati piani adiacenti dovrebbero essere evitati. Perché quando la proiezione si sovrappone, la capacità di accoppiamento tra strati porterà all'accoppiamento di rumore tra strati.

Progettazione di pannelli multistrato:

Quando la frequenza di clock supera 5MHz, o il tempo di aumento del segnale è inferiore a 5ns, al fine di rendere l'area del loop del segnale può essere ben controllata, è generalmente necessario utilizzare il design multistrato. Nella progettazione di bordo multistrato dovrebbe prestare attenzione ai seguenti principi:

1. Lo strato di cablaggio critico (lo strato in cui si trovano cavi di clock, cavi bus, cavi di segnale di interfaccia, cavi rf, cavi di segnale di reset, cavi di segnale di selezione del chip e vari cavi di segnale di controllo) dovrebbe essere adiacente al piano di terra completo, preferibilmente tra due piani. Le linee di segnale chiave sono generalmente forti radiazioni o linee di segnale estremamente sensibili. Il cablaggio vicino al piano di terra può ridurre l'area del ciclo del segnale, ridurre l'intensità della radiazione o migliorare la capacità anti-interferenza.

Inoltre, il piano di potenza di lavoro principale a bordo singolo (il piano di potenza ampiamente utilizzato) dovrebbe essere adiacente al suo piano di terra per ridurre efficacemente l'area del ciclo della corrente di potenza.

3. Verificare se il cavo di segnale â50MHzesiste ai livelli TOP e BOTTOM della scheda. In tal caso, i segnali ad alta frequenza sono posizionati tra due strati planari per sopprimere la loro radiazione nello spazio.

Design piatto singolo e piatto doppio:

Per pannelli monostrato e doppio strato, prestare attenzione alla progettazione di cavi di segnale chiave e cavi di alimentazione. Per ridurre l'area del circuito di corrente dell'alimentazione elettrica, è necessario installare un cavo di terra adiacente e parallelo all'alimentazione elettrica.

La "Linea di terra guida" deve essere posizionata su entrambi i lati dei cavi di segnale chiave della piastra monostrato, come mostrato nella Figura 4. Ci dovrebbe essere una grande area di terra che si posa sul piano di proiezione della linea di segnale chiave della piastra a doppio strato, o lo stesso metodo di trattamento della piastra a singolo strato, e la "linea di terra di guida" dovrebbe essere progettata. I "cavi di terra di protezione" su entrambi i lati delle linee di segnale chiave possono ridurre l'area del loop del segnale da un lato e prevenire la conversazione incrociata tra linee di segnale e altre linee di segnale dall'altro.

In generale, la stratificazione della scheda PCB può essere progettata secondo la seguente tabella.

Suggerimenti per la disposizione del PCB

La progettazione del layout PCB dovrebbe pienamente rispettare il principio di progettazione di posizionamento lungo la linea retta della direzione del flusso del segnale ed evitare il cerchio per quanto possibile. In questo modo, l'accoppiamento diretto dei segnali può essere evitato e la qualità dei segnali può essere influenzata. Inoltre, per evitare interferenze e accoppiamenti tra circuiti e componenti elettronici, il posizionamento dei circuiti e la disposizione dei componenti devono rispettare i seguenti principi:

1. Se l'interfaccia "pavimento pulito" è progettata sulla scheda, il filtro e i dispositivi di isolamento devono essere posizionati sulla cinghia di isolamento tra il "pavimento pulito" e il terreno di lavoro. Ciò impedisce che i dispositivi di filtraggio o isolamento si accoppiano tra loro attraverso lo strato piano, indebolindone l'effetto. Inoltre, nessun altro dispositivo diverso da filtri e dispositivi di protezione può essere posizionato sul "pavimento pulito".

2. Quando più circuiti del modulo sono posizionati sullo stesso PCB, circuito digitale e circuito analogico, circuito ad alta velocità e circuito a bassa velocità dovrebbero essere disposti separatamente per evitare interferenze reciproche tra circuito digitale, circuito analogico, circuito ad alta velocità e circuito a bassa velocità. Inoltre, quando ci sono circuiti ad alta, media e bassa velocità sul circuito stampato allo stesso tempo, il principio di layout nella figura 7 dovrebbe essere seguito per evitare che il rumore del circuito ad alta frequenza si irradia attraverso l'interfaccia.

3. Il circuito filtrante dell'ingresso di potenza del circuito stampato deve essere posizionato vicino all'interfaccia per evitare il re-accoppiamento del circuito filtrato.

4. I dispositivi di filtraggio, protezione e isolamento del circuito di interfaccia sono posizionati vicino all'interfaccia, come mostrato nella FIG. 9, che possono efficacemente realizzare gli effetti di protezione, filtraggio e isolamento. Se l'interfaccia dispone sia di circuiti filtranti che di protezione, si deve seguire il principio di protezione prima del filtraggio. Poiché il circuito di protezione è utilizzato per la soppressione esterna di sovratensione e sovracorrente, se il circuito di protezione è posizionato dietro il circuito del filtro, il circuito del filtro sarà danneggiato da sovratensione e sovracorrente. Inoltre, poiché l'accoppiamento delle linee di ingresso e di uscita del circuito indebolisce l'effetto di filtraggio, isolamento o protezione, il layout dovrebbe garantire che le linee di ingresso e uscita del circuito filtro (filtro), isolamento e circuito di protezione non siano accoppiate tra loro.

5. il circuito sensibile o il dispositivo (come il circuito di reset) è almeno 1000mil lontano dal bordo della scheda, in particolare il bordo

del lato interfaccia della scheda.

6. i condensatori di accumulo di energia e filtro ad alta frequenza dovrebbero essere posizionati vicino a circuiti di unità o dispositivi con grandi variazioni di corrente (quali terminali di ingresso e uscita di moduli di potenza, ventilatori e relè) per ridurre l'area del ciclo di grandi circuiti di corrente.

7. I filtri devono essere posizionati fianco a fianco per evitare che il circuito filtrato venga nuovamente disturbato.

8. I dispositivi con forte radiazione, quali cristalli, oscillatori di cristallo, relè e alimentatori di commutazione, dovrebbero essere almeno 1000mil di distanza dai connettori di interfaccia sulle schede. In questo modo, l'interferenza può essere irradiata direttamente verso l'esterno o la corrente può essere accoppiata sul cavo in uscita per irradiarsi verso l'esterno.