PCBブログ - PCB基板設計と電磁両立性について

高速の過程で PCBボード デザイン, 電磁両立性設計は重要で難しい点です. 伝導結合と放射結合に起因する電磁干渉を低減し，層設計と層レイアウトの観点から電磁両立性を改善する方法について論じた. 電子機器の信頼性と安定性の問題は電磁両立性設計の失敗に起因する. 信号の歪み, 過剰信号雑音, 不安定信号, システムがクラッシュしやすい, このシステムは環境妨害を受けやすい, そして、干渉防止能力は貧しい. 電磁両立性設計はかなり複雑な技術である, 電磁気学の設計から知識へ.

レイヤー構成

層 PCBボード 主にパワー層を含む, 接地層と信号層, そして、層の数は、各層の数の合計です. デザインプロセスで, 最初のステップは、すべてのソースと根拠を整理し、分類することです, 様々な信号, と分類に基づいて展開とデザイン. 平常に, 異なる電源は異なる層に分割されるべきである, また、別の根拠は、対応する接地面を有するべきである. 特殊信号, クロック高と周波数信号のような, 別途設計する必要がある, そして、接地面は、電磁両立性を改善するために特別な信号を保護するために加えられる必要があります. もちろん, コストも考慮すべき要因の一つである. デザインプロセスで, システムの電磁両立性とコストとの間に平衡点が見出されるべきである. パワープレーンの設計における最初の考慮は、電源のタイプおよび量である. つの電源だけがあるならば, 単一のパワープレーンを考慮する. 高電力要件の場合, 異なる層のデバイスに電力を供給するために複数のパワー層も存在することができる. 複数の電源があるならば, 複数の電源層を設計することが考えられる, または、同じ電源供給層に異なる電源を分割することができます. セグメンテーションの前提は、電源の間にクロスオーバーがないことです, そして、クロスオーバーがあるならば, 複数の電源層を設計しなければならない. 信号層の数の設計はすべての信号の特性を考慮に入れるべきである. 特殊信号の階層化と遮蔽は制限されるべき問題である. 平常に, デザインは最初に設計ソフトウェアで設計されます, その後、特定の詳細に応じて変更. 層設計において信号密度と特別信号完全性の両方を考慮しなければならない. 特別情報, 必要に応じてシールドとしてグランドプレーン層を設計してください. 一般に, 単価または両面設計は、純粋にコストでなければ推奨されません. 片面と両面のボードは、処理し、費用対効果が簡単ですが, 高信号密度と複素信号構造の場合, 高速デジタル回路やアナログデジタル混成回路など, 単板の特別な基準接地層がないので, ループは面積増加と放射線増加. 効果的な遮蔽の不足のため, システムの妨害防止能力も低減される. のレイアウト設計 PCBボード レイヤー, シグナルと層が決定されたあと, 各層のレイアウトも科学的に設計される必要がある.

PCB基板設計の中間層のレイアウト設計は以下の原理に従う。

1）対応するグランドプレーンに隣接するパワープレーン平面を配置する。この設計の目的は、結合コンデンサを形成して、パワープレーンのインピーダンスを減らして、より広いフィルタリング効果を得るためにPCB上のデカップリングコンデンサと一緒に働くことである。

2）基準層の選択は非常に重要である。理論的には、基準層としては、パワー層とグランドプレーンの両方を用いることができるが、グランドプレーンを接地することができ、その結果、パワープレーンのシールド効果が非常に優れている。このため、一般に基準層としてグランドプレーンが好ましい。基準面。

3）隣接する2層のキー信号はパーティションを越えることはできない。さもなければ、大きな信号ループが形成され、結果として強い放射と結合が生じる。

4）グランドプレーンの整合性を維持するためには、グランドプレーン上にトレースを設けることはできない。信号線密度が大きすぎるならば、あなたはパワープレーンの端でルーティングを考慮することができます。

5）接地層は高速信号，パイロット信号，高周波信号，その他のキー信号の下で設計され，信号ループの経路は最短で，放射は最小である。

6）高速回路設計プロセスでは，電源の放射線やシステム全体への干渉をどのように対応するかを考慮しなければならない。一般に、電源プレーンの面積はグランドプレーンの面積より小さくなければならないので、グランドプレーンは電源をシールドすることができる。一般的に、接地面の誘電体厚さの2倍だけパワープレーンをインデントする必要がある。電力面の押込みを低減したいならば、誘電体の厚さをできるだけ小さくする必要がある。

多層プリント板のレイアウト設計における一般原則

1）パワープレーン面はグランドプレーンに近づけ，グランドプレーンの下に設計する。

2）配線層は金属面全体に隣接するように設計する。

3）ディジタル信号とアナログ信号は分離設計を必要とする。まず、デジタル信号とアナログ信号が同一の層にあるのを避ける必要がある。それを避けることができない場合、アナログ信号およびデジタル信号は異なる領域において、発送されることができる。そして、アナログ信号領域およびアナログ信号領域はスロッティングおよび他の手段によって、切り離されることができる。ディジタル信号領域分離アナログ電源とデジタル電源の場合も同様である。特にデジタルパワー、放射線は非常に大きく、孤立して遮蔽されなければならない。

4）中間層のプリント配線は平面導波路を形成し，表面層はマイクロストリップ線路を形成し，両者の伝送特性は異なる。

5）クロック回路と高周波回路は干渉と放射の主な原因であり，感度の良い回路から分離して配置しなければならない。

6）異なる層に含まれる浮遊電流と高周波放射電流は異なり、配線時には均等に処理することはできない。

の電磁両立性 PCBボード 層設計の数と層のレイアウトにより大幅に改善することができる. 層設計の数は電力層と接地層を主に考慮する, 高周波信号, 特殊信号, 高感度シグナル. 層レイアウトは主に様々な結合を考慮する, グランドとパワーラインレイアウト, クロックと高速信号レイアウト, アナログ信号とディジタル情報レイアウト.