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電子設計

電子設計 - EMC効果をよりよくするために、PCB設計をする方法?

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電子設計 - EMC効果をよりよくするために、PCB設計をする方法?

EMC効果をよりよくするために、PCB設計をする方法?

2021-10-21
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Author:Downs

PCBのEMC設計の考察では、最初のものは層の設定です単一のボードのレイヤーの数は、電源、グラウンドおよびシグナル・レイヤーのナンバーから成る製品のemc設計では,部品の選択や回路設計に加え,良好なpcb設計も重要な要素である。

PCB EMCデザイン 再流路をできるだけ小さくすることで、リフロー経路が設計方向に流れる. 層設計はPCBの基礎である. PCBのEMC効果をよりよくするために、PCB設計で良い仕事をする方法?

1. デザイン理念 PCB層:

PCBスタックEMC計画の中核と設計思考は、信号リターンパスを合理的に計画し、単一の基板のミラー層からの信号リターン領域を最小にすることで、磁束をキャンセルまたは最小化することができる。

単一ボードミラーリング層

鏡像層は、信号層に隣接するPCB内部の完全な銅クラッド層(パワー層、接地層)である。主な機能は次の通りです。

(1)リターンノイズを低減させる:ミラー層は、特に、配電システムに流れる大きな電流があるときに、信号層が戻るための低インピーダンス経路を提供することができ、ミラー層の役割はより明白である。

PCBボード

(2)EMI低減:ミラー層の存在は、信号とリフローによって形成される閉ループの面積を減少させ、EMIを減少させる。

(3)クロストークを低減すること:高速ディジタル回路における信号トレース間のクロストーク問題を制御することは有用である。ミラー層から信号線の高さを変えることにより、信号線間のクロストークを制御することができる。高さが小さいほどクロストークは小さくなる

4)信号反射防止のためのインピーダンス制御。

ミラーリング層の選択

(1)電源プレーンとグラウンドプレーンを基準面として使用し、内部配線に対して一定の遮蔽効果を有する。

(2)比較的に言えば、パワープレーンは特性インピーダンスが高く、基準レベルに大きな電位差があり、パワープレーン上の高周波干渉は比較的大きい。

(3)遮蔽の観点から、グランドプレーンは一般に接地され、基準レベル基準点として使用され、遮蔽効果はパワープレーンのそれよりはるかに優れている。

(4)基準面を選択する場合にはグランドプレーンを優先し、パワープレーンを2回選択する。

(3)磁束消去の原理

Maxwellの式によれば、離散的な荷電体または電流間のすべての電気的および磁気的相互作用は、中間領域が真空または物理物質であるか否かに関係なく、それらの間の中間領域を通って伝送される。PCBでは、磁束は常に伝送線に伝搬する。RFリターンパスが対応する信号経路に平行である場合、リターンパス上の磁束および信号経路上の磁束は逆方向であり、それらは互いに重ね合わされる。フラックス除去の効果を得た。

(4)磁束相殺の本質は信号帰還経路の制御である

信号層が層に隣接しているときの磁束消去の効果を説明するために右手則を使用する方法を以下に説明する。

(1)ワイヤに電流が流れると、ワイヤの周囲に磁界が発生し、右方向の規則で磁界の向きが決まる。

(2)2本の平行なワイヤが互いに近接している場合、下の図に示すように、一方の導体の電流が流出し、他方の導体の電流が流れる。2つのワイヤに流れる電流が、帰還電流と比較してそれぞれ信号電流である場合、2つの電流は、大きさおよび反対方向に等しいので、それらの磁界は、大きさおよび反対方向においても等しいので、それらは互いに相殺することができる。

六層板設計例

層のボードでは、オプション3の優先順位が与えられます

アナライズ

(1)信号層が逆流基準面に隣接しており、S 1、S 2、S 3がグランドプレーンに隣接しているので、最良の磁束消去効果がある。配線層S 2が好ましく、S 3とS 1となる。

(2)パワープレーンはGNDプレーンに隣接し、平面間の距離は非常に小さく、最良の磁束消去効果と低パワー平面インピーダンスがある。

(3)第4層及び第5層に主電源及びそのグランドを配置する。層厚を設定すると、S 2−P間の距離を増大させ、P−G 2間の距離を減少させる(対応することにより、G 1−S 2層間の距離を減少させる)。間隔は、パワープレーンのインピーダンスを減らして、S 2上の力の影響を減らすために。

2 .コスト要件が高い場合、オプション1を採用することができる

アナライズ

(1)この構造によれば、信号層は、還流基準面に隣接しているので、S 1およびS 2は、接地磁束に近い。

(2)パワープレーンがS 3とS 2を通ってGND面に流れるので、磁束相殺効果が悪く、パワープレーンインピーダンスが高い。

(3)配線層S 1、S 2が好ましい。

( 6 ) 6層ボード用のオプション4

アナライズ

高いローカルと小さな信号要件の場合、オプション4はオプション3よりも適切です。良好な配線層S 2を得ることができる。

最悪のEMC効果、オプション2

アナライズ

この構造では、S 1とS 2は隣接しており、S 3とS 4は隣接しており、S 3とS 4はグランドプレーンに隣接していないので、磁束消去効果が悪い。

まとめ

PCB層設計の基本原理

(1) PCBコンポーネント surface and soldering surface are complete ground plane (shield);

(2)互いに直接隣接する2つの信号層を回避する。

(3)全ての信号層は、接地面に可能な限り近接している。

(4)高周波、高速、クロック等のキー信号の配線層は、隣接するグランドプレーンを持たなければならない。