PCB Tecnico - Compatibilità elettromagnetica del processo di progettazione del circuito stampato

Per i produttori di PCB, la progettazione di compatibilità elettromagnetica è sicuramente al centro del processo di progettazione del circuito stampato. Questo articolo parlerà di come migliorare la compatibilità elettromagnetica da due aspetti.

1. Introduzione

Molti problemi di affidabilità e stabilità dei prodotti elettronici sono causati dal fallimento della progettazione di compatibilità elettromagnetica. I problemi comuni includono distorsione del segnale, rumore eccessivo del segnale, segnale instabile durante il lavoro, crash del sistema, sistema suscettibile a interferenze ambientali e scarsa capacità anti-interferenza. La progettazione di compatibilità elettromagnetica è una tecnologia molto complessa, dalla progettazione alla conoscenza dell'elettromagnetismo e così via. Questo articolo discute alcune competenze empiriche dalla progettazione di layer e layout di layer per fornire alcuni riferimenti per gli ingegneri elettronici.

In secondo luogo, la configurazione del numero di livelli

Gli strati della scheda PCB includono principalmente lo strato di potenza, lo strato di terra e lo strato di segnale e il numero di strati è la somma del numero di ogni strato. Nel processo di progettazione, il primo passo è quello di coordinare e classificare tutte le fonti e i motivi, così come i vari segnali, e implementare e progettare sulla base della classificazione. In generale, diversi alimentatori dovrebbero essere suddivisi in strati diversi e diversi terreni dovrebbero avere piani di terra corrispondenti. Vari segnali speciali, come i segnali ad alta frequenza e clock, devono essere progettati separatamente e un piano di terra deve essere aggiunto per schermare i segnali speciali per migliorare la compatibilità elettromagnetica. Quando anche il costo è uno dei fattori da considerare, si dovrebbe trovare un equilibrio tra la compatibilità elettromagnetica e il costo del sistema durante il processo di progettazione.

La prima considerazione nella progettazione dello strato di alimentazione è il tipo e la quantità dell'alimentazione elettrica. Se c'è un solo alimentatore, può essere considerato un singolo strato di alimentazione. In caso di elevati requisiti di potenza, possono anche essere più strati di potenza per fornire energia a dispositivi di diversi livelli. Se ci sono più alimentatori, è possibile considerare la progettazione di più strati di alimentazione o è possibile dividere diversi alimentatori sullo stesso livello di alimentazione. La premessa della divisione è che non vi è crossover tra gli alimentatori. Se c'è un crossover, devono essere progettati più strati di alimentazione.

La progettazione del numero di livelli di segnale dovrebbe tenere conto delle caratteristiche di tutti i segnali. La stratificazione e la schermatura di segnali speciali è una priorità. In circostanze normali, è prima di utilizzare il software di progettazione per progettare, e poi modificare secondo i dettagli specifici. Sia la densità del segnale che l'integrità del segnale speciale devono essere i problemi che devono essere presi in considerazione nella progettazione del livello. Per informazioni particolari, lo strato del piano di terra deve essere progettato come strato di schermatura quando necessario.

In circostanze normali, non si raccomanda di progettare pannelli singoli o doppi a meno che il costo non sia puramente considerato. Sebbene l'elaborazione a singolo pannello e a doppio pannello sia semplice ed economica, ma nel caso di alta densità del segnale e struttura del segnale complessa, come circuiti digitali ad alta velocità o circuiti ibridi analogico-digitale, il singolo pannello non ha uno strato di terra di riferimento dedicato, che rende il loop L'area aumenta e la radiazione aumenta. A causa della mancanza di schermatura efficace, anche la capacità anti-interferenza del sistema è ridotta.

In terzo luogo, il design del layout dello strato PCB

Dopo aver determinato il segnale e lo strato, anche il layout di ogni strato deve essere progettato scientificamente. Il design del layout dello strato medio della progettazione della scheda PCB segue i seguenti principi:

(1) Adiacente il piano di potenza al piano di terra corrispondente. Lo scopo di questo progetto è quello di formare un condensatore di accoppiamento e lavorare con il condensatore di disaccoppiamento sul PCB per ridurre l'impedenza del piano di potenza ottenendo un effetto filtrante più ampio.

(2) La scelta dello strato di riferimento è molto importante. In teoria, lo strato di potenza e il piano inferiore possono essere utilizzati come strato di riferimento, ma lo strato del piano di terra può generalmente essere messo a terra, quindi l'effetto schermante è molto migliore dello strato di potenza, quindi in generale, il piano di terra è preferito come piano di riferimento.

(3) I segnali chiave di due strati adiacenti non possono attraversare la partizione. In caso contrario, si formerà un circuito di segnale più grande, con conseguente radiazione e accoppiamento più forti.

(4) Per mantenere l'integrità del piano di terra, non è possibile instradare i fili sul piano di terra. Se la densità del cavo di segnale è troppo grande, è possibile prendere in considerazione l'instradamento dei fili sul bordo del piano di potenza.

(5) Progettare uno strato di messa a terra sotto i segnali chiave quali i segnali ad alta velocità, i segnali di prova, i segnali ad alta frequenza, ecc., in modo che il percorso del ciclo di segnale sia il più breve e la radiazione sia il più piccolo.

(6) Come trattare con la radiazione dell'alimentazione elettrica e l'interferenza all'intero sistema deve essere considerato nel processo di progettazione del circuito ad alta velocità. Generalmente, l'area del piano di potenza dovrebbe essere più piccola dell'area del piano di terra, in modo che il piano di terra possa schermare l'alimentazione elettrica. Generalmente, il piano di potenza deve essere indentato di 2 volte lo spessore del mezzo rispetto al piano di terra. Se si desidera ridurre l'indentazione dello strato di potenza, lo spessore del mezzo deve essere il più piccolo possibile.

Principi generali da seguire nella progettazione del layout di PCB multistrato:

(1) Il piano di potenza dovrebbe essere vicino al piano di terra e progettato sotto il piano di terra.

(2) Lo strato di cablaggio dovrebbe essere progettato per essere adiacente all'intero piano metallico.

(3) Il segnale digitale e il segnale analogico devono essere progettati per essere isolati. In primo luogo, evitare il segnale digitale e il segnale analogico sullo stesso livello. Se è inevitabile, è possibile utilizzare il segnale analogico e il segnale digitale per dividere il cablaggio regionale e utilizzare lo slot per dividere l'area del segnale analogico. Isolato dall'area del segnale digitale. Lo stesso vale per gli alimentatori analogici e gli alimentatori digitali. Soprattutto l'alimentatore digitale ha radiazioni molto grandi, quindi deve essere isolato e schermato.

(4) Le linee stampate nello strato centrale formano una guida d'onda planare e la linea del microtrip è formata nello strato superficiale. Le caratteristiche di trasmissione dei due sono diverse.

(5) I circuiti dell'orologio e i circuiti ad alta frequenza sono le principali fonti di interferenza e radiazione. Essi devono essere disposti separatamente e lontano da circuiti sensibili.

(6) La corrente randagio e la corrente di radiazione ad alta frequenza contenuti in diversi strati sono diversi e non possono essere trattati allo stesso modo durante il cablaggio.

Attraverso la progettazione dello strato e il layout dello strato, la compatibilità elettromagnetica del PCB può essere notevolmente migliorata.

Il design del numero di strato considera principalmente lo strato di potenza e lo strato di terra, i segnali ad alta frequenza, i segnali speciali e i segnali sensibili.

Il layout del livello considera principalmente vari accoppiamenti, layout della linea di terra e di alimentazione, layout del segnale di clock e ad alta velocità, segnali analogici e layout di informazioni digitali.