電子設計 - PCB回路設計におけるEMC / EMI制御技術

With the 改善 of 私C デバイス 積分, the 段階的 小型化 of 機器 エーnd the 増加 スピード of デバイス, the 恵美 問題 イン 電子 製品 hエーs なる その他 深刻な. から the ポイント of ビュー of （E）MC/恵美 デザイン of システム 機器, 適切に 取扱い エムC/恵美 課題 中 the <エー href="エー_href_0" tエーrget="_blエーnケイ">PCB設計 ステージ of the 機器 is the 大部分 効果的 エーnd 最低 コスト 方法 for システム 機器 to ミート 電磁波 互換性 規格. この 記事 紹介 EMC/恵美 コントロール テクノロジー イン デジタル 回路 PCB デザイン.

恵美発生原理と抑制

恵美の発生は、電磁干渉源が結合経路を通って敏感なシステムにエネルギーを伝送することに起因する。それは、3つの基本的な形を含みます：ワイヤーまたは一般の地面、スペースを通しての放射線または近接場カップリングを経た伝導。恵美の危険性は、送信信号の品質を低下させ、回路又は装置に干渉又は損傷を生じさせ、装置が電磁両立性規格によって特定された技術的指標要求を満たすことができないようにする。

恵美を抑制するためには、デジタル回路の恵美設計を以下の原理に従って行う必要がある。

関連するemc／emi技術仕様に従って，指標を階層制御のための単一基板回路に分解する。

2. EMC/恵美 コントロール テクノロジー of デジタル回路

恵美の様々な形態を扱う場合、特定の問題を詳細に分析しなければならない。ディジタル回路のpcb設計において，emiは次の局面から制御できる。

デバイス選択

恵美を設計するとき、最初に選択されたデバイスの速度を考慮しなければなりません。いずれの回路においても立ち上がり時間が5 nsのデバイスを2.5 nsの立ち上がり時間の素子に置き換えると、恵美は約4倍増加する。emiの放射強度は周波数の二乗に比例する。最高の恵美周波数（Fknee）も恵美発光帯域幅と呼ばれます。これは、信号周波数よりも信号立ち上がり時間の関数である。

この放射恵美の周波数範囲は30 MHz〜数GHzである。この周波数帯では、波長が非常に短く、回路基板上の非常に短い配線であっても、送信アンテナとなることがある。恵美が高い場合、回路は容易に正常な機能を失う。したがって、デバイスの選択においては、回路の要求性能を確保する前提で、低速チップをできるだけ多く使用し、適切な駆動／受信回路を採用すべきである。

積層設計：

コスト許容の前提では、グランドプレーン層の数を増やし、信号層を接地面層に近接させることによって、恵美放射を低減することができる。高速PCBの場合、電源プレーンと接地面は密接に結合され、それは電源インピーダンスを減少させ、それによって恵美を減少させることができる。

レイアウト

信号電流フローによれば、合理的なレイアウトは、信号間の干渉を低減することができる。合理的なレイアウトは、恵美を制御するための鍵です。レイアウトの基本原則は以下の通りです。

クロック線は、干渉と放射の主な源です。敏感な回路から離れてそれを維持し、クロックトレースを最短にする；

コネクタは、高周波回路から可能な限り遠くに、基板の一方の側に配置されるべきである

電力供給部門のレイアウトの実現可能性を十分に考慮し、マルチパワーデバイスを電力供給領域の境界を横切って配置し、恵美に対する平面分割の影響を効果的に低減させる

配線

インピーダンス制御：高速信号線は伝送線路の特性を示し、信号反射、オーバーシュート、リンギングを回避し、恵美放射を低減するためにインピーダンス制御が必要である。

各キー信号の流れ方向を理解するために、そのループ領域が最小であることを確実とするために、鍵信号はリターン経路の近くに発送されなければならない。

低周波信号については、最小抵抗を有する経路を通って電流を流す高周波信号については、最小インダクタンスの経路を通って高周波電流を流す。微分モード放射については、恵美放射強度（E）は、電流、電流ループの面積、および周波数の二乗に比例する。（iは電流、aはループ面積、fは周波数、rはループの中心までの距離、kは定数である。）

したがって、最小インダクタンスリターンパスが信号線のすぐ下にあるときには、電流ループ面積を小さくすることができ、それによって恵美放射エネルギーを低減することができる。

キー信号はセグメント化された領域を越えてはならない。

ストリップライン、マイクロストリップライン及びその基準面が要件を満たすことを保証する。

デカップリングコンデンサのリード線は短くて広いべきです。

すべての信号トレースは、可能な限りボードの端から遠く離れている必要があります。

多点接続ネットワークでは、適切な位相構造を選択して信号反射を低減し、恵美放射を低減する。

PCB設計配線信号ループにおけるEMC／恵美制御技術

パワープレーンの分割処理

電力層分割

つのサブ電源が主パワープレーン上にある場合、各電源供給エリアと十分な銅箔幅の連続性を確保する。分割線はあまり広くない必要がなく、一般的に20～50ミルライン幅がギャップ放射を低減するのに十分である。

地盤層の分割

グランドプレーンは分割を避けるためにそのまま保たなければならない。分割しなければならない場合は、デジタルグランドとアナロググランドとノイズグランドとを区別し、出口の共通接地点を介して外部接地に接続する必要がある。

電源のエッジ放射を低減するために、パワー／グランドプレーンは、20 H設計原理に従うべきである。すなわち、接地面の大きさは、パワープレーン（図2参照）のサイズよりも20 H大きいので、フリンジ場放射強度を70 %低減することができる。

電源のエッジ放射を低減するために、パワー／グランドプレーンは20 H設計原理に従うべきである。すなわち、接地面の大きさはパワープレーンの大きさよりも20 H大きいので、フリンジ場放射強度を70 %低減することができる。

恵美の他の制御方法

電力系統設計

フィルタを使用して干渉干渉を制御します。

電源は、電源のデカップリング。恵美設計では、適切なデカップリングコンデンサを設けることにより、チップの動作を確実にし、電源の高周波ノイズを低減し、EMIを低減することができる。ワイヤインダクタンスや他の寄生パラメータの影響により、電源と電源線の応答速度が遅くなり、高速回路のドライバが必要とする瞬時電流が不十分となる。コンデンサのエネルギー蓄積効果が、電源が応答する前に装置に迅速に電流を供給するために使用できるように、バイパスまたはデカップリングコンデンサおよび電源層の分散コンデンサを合理的に設計する。適切な容量性デカップリングは、低インピーダンス電力経路を提供することができ、これはコモンモードEMIを低減するための鍵である。

接地

接地設計は，ボード全体のemiを減らす鍵である。

シングルポイント接地、多点接地または混合接地を使用することを決定します。

なお、二重パネル設計において接地線層がない場合には、接地線網を合理的に設計し、接地線幅をパワーワイヤの幅＞信号線幅にすることが重要である。大面積舗装工法も可能であるが、同一床における大面積の連続性に着目する必要がある。

多層ボード設計のために、共通接地インピーダンスを減らすためにグランドプレーン層があることを確実にする。

EMI解析とテスト

シミュレーション解析

エーfter completインg the PCB配線, EM I simulアットion ソフトウェア and エキスパート システム 缶 ビー 使用 for シミュレーション 分析 to シミュレートする the EMC/EMI 環境 to 評価 かどうか the 製品 ミートs the 要件 of 関連 電磁波 互換性 規格.