PCB Tecnico - Progettazione di strati PCB e discussione emc

Nel processo di progettazione del circuito ad alta velocità, la progettazione di compatibilità elettromagnetica è un punto importante e difficile. Questo articolo discute come ridurre l'interferenza elettromagnetica causata dall'accoppiamento di conduzione e dall'accoppiamento di radiazione e migliorare la compatibilità elettromagnetica riducendo il percorso di propagazione della sorgente di accoppiamento dagli aspetti della progettazione del numero di strato e del layout di strato.

L'introduzione

Molti problemi di affidabilità e stabilità dei prodotti elettronici sono causati da scarsa progettazione di compatibilità elettromagnetica. I problemi comuni sono la distorsione del segnale, il rumore del segnale è troppo grande, l'instabilità del segnale nel processo di lavoro, il sistema è facile da crash, il sistema è suscettibile a interferenze ambientali, scarsa capacità anti-interferenza, ecc. Il design Emc è una tecnologia molto complessa, dalla progettazione all'elettromagnetismo e altri aspetti della conoscenza. Questo articolo discute alcune abilità esperienziali di progettazione di layer e layout di layer per fornire qualche riferimento per gli ingegneri elettronici.

Configurazione livello

Lo strato della scheda PCB comprende principalmente lo strato di potere, lo strato e lo strato del segnale, il numero di strato è la somma del numero di ogni strato. Nel processo di progettazione, il passo consiste nel coordinare e classificare tutte le fonti e i luoghi, così come i vari segnali, e distribuire e progettare sulla base della classificazione. In generale, diversi alimentatori dovrebbero essere suddivisi in strati diversi e diversi piani di terra dovrebbero essere corrispondenti. Vari segnali speciali, quali i segnali ad alta frequenza e di clock, hanno bisogno di uno strato di progettazione separato e devono aumentare il piano di terra per schermare i segnali speciali, al fine di migliorare la compatibilità elettromagnetica. Naturalmente, il costo è anche un fattore da considerare e si dovrebbe trovare un equilibrio tra compatibilità elettromagnetica e costo durante il processo di progettazione.

La prima considerazione nella progettazione dello strato di alimentazione elettrica è il tipo e la quantità di alimentazione elettrica. Se c'è un solo alimentatore, considerare un unico livello di alimentazione. In caso di elevata domanda di alimentazione elettrica, più strati di alimentazione possono fornire energia a dispositivi di diversi strati. Se ci sono più alimentatori, è possibile considerare la progettazione di più strati di alimentazione o è possibile dividere diversi alimentatori nello stesso livello di alimentazione. La premessa della segmentazione è che non vi è crossover tra gli alimentatori. In caso di crossover, devono essere progettati più strati di alimentazione.

La progettazione degli strati di segnale tiene conto delle caratteristiche di tutti i segnali. La stratificazione e la schermatura di segnali speciali sono problemi limitati. Generalmente, è progettato con software di progettazione prima e poi modificato secondo dettagli specifici. Sia la densità del segnale che l'integrità di un particolare segnale devono essere considerate nella progettazione del livello. Per informazioni particolari, il piano di terra deve essere progettato come uno strato di protezione quando necessario.

In generale, non è consigliabile progettare pannelli singoli o doppi per motivi diversi dal costo puro. Perché il singolo pannello e il doppio pannello anche se l'elaborazione è semplice e a basso costo, ma nel caso di alta densità del segnale e struttura del segnale complessa, come il circuito digitale ad alta velocità o il circuito misto analogico, perché il singolo pannello non ha uno strato speciale di messa a terra di riferimento, l'area del ciclo aumenta, il miglioramento della radiazione. A causa della mancanza di schermatura efficace, anche la capacità anti-inceppamento del sistema è ridotta.

Progettazione del layout dello strato della scheda PCB

Dopo aver determinato il segnale e lo strato, anche il layout di ogni strato deve essere progettato scientificamente.

Il layout della progettazione della scheda PCB segue i seguenti principi:

(1) Adiacente il piano dello strato dell'alimentazione elettrica al piano di terra corrispondente. Lo scopo di questo progetto è quello di formare la capacità di accoppiamento e, in combinazione con la capacità di disaccoppiamento sulla scheda PCB, ridurre l'impedenza del piano di potenza, ottenendo un effetto filtrante più ampio.

(2) La selezione dello strato di riferimento è molto importante. Teoricamente, sia lo strato di alimentazione che il piano di terra possono essere utilizzati come strato di riferimento, ma il piano di terra può generalmente essere messo a terra, quindi l'effetto schermante è molto migliore dello strato di alimentazione elettrica. Pertanto, il piano di terra è generalmente preferito come piano di riferimento.

(3) I segnali chiave di due strati adiacenti non possono attraversare l'area di segmentazione. Altrimenti, si formerà un circuito di segnale più grande, con conseguente forte radiazione e accoppiamento.

(4) Per mantenere l'integrità del piano di terra, il cablaggio sul piano di terra non è consentito. Se la densità della linea del segnale è troppo alta, si può considerare il cablaggio sul bordo dello strato di alimentazione.

(5) nel segnale ad alta velocità, nel segnale, nel segnale ad alta frequenza e in altri segnali chiave sotto la progettazione dello strato di terra, in modo che il percorso del ciclo di segnale è il più breve, la radiazione è il più piccolo.

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

Principi generali da seguire nella progettazione del layout di schede stampate multistrato:

(1) Il piano dello strato dell'alimentazione elettrica dovrebbe essere vicino al piano di messa a terra e progettato sotto il piano di messa a terra.

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

(3) segnale digitale e segnale analogico per avere progettazione di isolamento, prima di tutto per evitare il segnale digitale e il segnale analogico nello stesso livello, se non può evitare, può utilizzare il segnale analogico e il cablaggio dell'area del segnale digitale, con scanalature e altri modi per isolare l'area del segnale analogico e l'area del segnale digitale. Lo stesso vale per gli alimentatori analogici e digitali. Soprattutto l'alimentazione digitale, la radiazione è molto grande, deve essere isolata e schermata.

(4) Le linee stampate nello strato centrale formano una guida d'onda planare e le linee microtrip nello strato superficiale formano caratteristiche di trasmissione differenti.

(5) Il circuito dell'orologio e il circuito ad alta frequenza sono la fonte principale di interferenza e radiazione, devono essere disposti separatamente, lontano dal circuito sensibile.

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

Conclusione

La compatibilità elettromagnetica della scheda PCB può essere notevolmente migliorata attraverso la progettazione del numero di strato e la disposizione dello strato. Il design dello strato considera principalmente lo strato di potenza e lo strato di terra, il segnale ad alta frequenza, il segnale speciale, il segnale sensibile. Il layout dello strato considera principalmente vari accoppiamenti, la disposizione della linea di terra e di alimentazione, l'orologio e il layout del segnale ad alta velocità, il segnale analogico e il layout delle informazioni digitali.