PCBブログ - 層化，レイアウト，配線からのEMC PCBボード設計の解決

イン 追加 to the 選択 of コンポーネント エーnd 回路 デザイン, <エー href="エー_href_0" tエーrget="_self"><強い>良い（pcb）ボード設計 is エーlso エー 非常に 重要 因子 イン 電磁波 互換性. The キー to PCB EMC デザイン is to 最小化 the リフロー 面積 エーnd 許可する the リフロー パス to フロー イン the 設計 方向. コモン リターン カレント 問題 来 から クラック イン the リファレンス 平面, 変換 the リファレンス 平面 レイヤー, エーnd the シグナル 流れ 通し the コネクタ. ジャンプ コンデンサ or デカップリング コンデンサ 五月 解決する いくつか 問題, でも the 全体 インピーダンス of コンデンサ, ヴィアス, パッド, エーnd 跡 必須 ビー 考慮. この 講義 意志 導入 EMCの PCB 板 デザイン テクノロジー から スリー アスペクト PCB 板 層化 戦略, レイアウト スキル エーnd 配線 規則.

PCBボード積層戦略

回路基板設計における回路基板の厚み、ビアプロセスおよび層の数は問題を解決するための鍵ではない。優れた積層スタッキングはパワーパワーバーまたはグランドプレーンの過渡電圧が影響を受けないように、電力バスバーのバイパスおよび分離を確実にすることである。信号と電力の電磁場を遮蔽するキー信号ルーティングポイントから、良好な積層戦略は、電力または接地面の隣の1つまたは複数の層に全ての信号トレースを配置することである。電力に関しては、電力層が接地層に隣接しており、電力層と接地層との間の距離ができるだけ小さくなるように、良好な積層戦略が必要である。以下に、より良いPCB層戦略について具体的に話します。

1）配線層の投影面はリフロー平面層領域内にある。配線層がその戻り平面層の投影領域にない場合、配線の間に突起領域の外側に信号線が存在し、エッジ放射の問題が生じ、信号ループ領域も増加し、微分モード放射線が増加する。

2）隣接配線層の設定を避ける。隣接する配線層上の平行な信号トレースが信号漏話を引き起こすので、隣接したワイヤリング・レイヤーが避けられることができない場合、2つのワイヤリング・レイヤー間のレイヤー間隔は適切に増加しなければならない。そして、配線レイヤーおよびそれらのシグナル・ループ間のレイヤー間隔は減らされるべきである。

3）隣接平面層は投影面の重なりを避けるべきである。突起が重なると、層間の結合容量は、層間のノイズが互いに結合する原因になる。

多層基板設計

クロック周波数が5 MHzを超える場合、または信号立ち上がり時間が5 ns未満では、信号ループ領域を良好に制御するためには、一般的に多層基板設計が必要である。多層基板の設計にあたっては、以下の原理に留意する必要がある。

1）キー配線層（クロックライン、バス、インターフェース信号線、無線周波数ライン、リセット信号線、チップセレクト信号線、各種制御信号線がある層）は、2つのグランドプレーンの間の好ましくは、完全な接地面に隣接している必要がある。グランドプレーンに近い配線は、信号ループの面積を減少させ、放射強度を低下させたり、干渉防止能力を向上させることができる。

2）パワープレーンは隣接するグランドプレーン（推奨値5 h〜20 h）に対して後退させる。戻り接地面に対してパワープレーンを退避させることにより、「エッジ放射」問題を効果的に抑制することができる。さらに、基板の主な動作電源プレーン（広く使用される）は、電源電流のループ面積を効果的に低減するために、そのグランドプレーンに近接している必要がある。

3）ボードの上下に50 MHzの信号線がないかチェックする。もしそうならば、2つの平面層の間で高周波信号を進ませて、スペースへの放射線を抑制してください。

（三）単板及び二層板の設計

単層基板と二層基板の設計には主要な信号線と電力線の設計に重点を置いた。電源電流ループの面積を減少させるために、電力トレースおよび並列トレースに隣接する接地線がなければならない。「ガイド接地線」は、単層基板のキー信号線の両側に配置する必要がある。二層板のキー信号線の投影面にはグランドの大きな面積があるか、単層基板と同様に「ガイド接地線」を設計すべきである。キー信号線の両側の「ガードグラウンド」は、一方の信号ループ領域を減少させることができ、また信号線と他の信号線との間のクロストークを防止することができる。

PCB基板レイアウト技術

PCB基板のレイアウト設計においては、信号の流れ方向に沿って直線状に配置するという設計原理を十分に観察し、前後ループをできるだけ避ける必要がある。このように、信号の直接結合を避けることができ、信号品質が影響を受ける。また、回路と電子部品との相互干渉や結合を防止するために、回路の配置や部品の配置は以下の原理に従うべきである。

1）インタフェースがボード上の「クリーングラウンド」で設計されている場合，ろ過装置と隔離装置は「クリーングラウンド」と作業地の間の隔離ベルト上に置かれるべきである。これは、フィルタリングまたは分離デバイスが、相互作用を介して相互に結合するのを防止する。また、“きれいに”、他のデバイスは、フィルタリングやガードのデバイス以外に配置することができます。

2）種々のモジュラ回路を同一基板，ディジタル回路，アナログ回路に搭載した場合，高速，低速回路を分離し，ディジタル回路，アナログ回路，高速回路，低速回路間の相互干渉を避ける。また、インターフェースを介して外部に放射される高周波回路ノイズを避けるために、高速、中速、低速回路が同時に回路基板上にある場合もある。

回路基板の電源入力ポートのフィルタ回路は、フィルタリングされたラインの再結合を避けるためにインターフェースの近くに配置されるべきである。

インターフェース回路のフィルタリング、保護および分離デバイスは、インターフェースの近くに置かれる。そして、それは効果的に保護、フィルタリングおよび分離の効果をなしとげることができる。フィルタリングと保護回路がインタフェースにあるならば、保護の原則は最初にして、それからフィルターをかけなければなりません。保護回路は外部過電圧および過電流抑制のために使用されるので、保護回路がフィルタ回路の後に置かれる場合、フィルタ回路は過電圧および過電流によって損傷を受ける。加えて、回路の入出力ラインが連結されるので、フィルタリング、絶縁または保護効果は弱くなる。レイアウトの間、フィルタ回路（フィルタ）、絶縁および保護回路の入出力ラインが互いに連結されないことを確実にする。

5）感度の高い回路や装置（例えばリセット回路など）は基板の各縁から少なくとも1000マイル離れており、特にボードインタフェース側の縁から離れている。

6）エネルギー蓄積及び高周波フィルタコンデンサは，大電流ループのループ面積を減少させるために大きな電流変化（パワーモジュール，ファン及びリレーの入出力端子など）を有するユニット回路又はデバイスの近くに配置されるべきである。

7）フィルタ素子は、フィルタリングされた回路が再び妨げられるのを防止するために、並んで配置されるべきである。

8）結晶，水晶振動子，リレー，スイッチング電源などの強力な放射デバイスは，単板インタフェイスコネクタから少なくとも1000 mil離れている。このようにして、干渉を外部に直接放射することができるか、あるいは外側に放射するように電流を出力ケーブルに結合することができる。

PCB基板配線規則

イン 追加 to comp一つnt 絹篩で篩うたようion 安d 回路 デザイン, <強い>良いプリント回路基板 is エーlso エー 非常に imポートエーnt 因子 イン 電磁波 compアットibility. Sインce the PCB 板 is エーn インherent comp一つnt of the システム, enhエーncインg 電磁波 compアットibility イン the PCB 板 ルーティング 意志 ない 課す 追加エーl コスト on the fインエーl 製品. 誰でも should キープ イン mインd あれ エー 貧しい PCB レイアウト 缶 原因 その他 EMC 問題s th安 elimインアットe それら, エーnd イン 多く cASes, イーブン addインg フィルタs and コンポーネント ない 解決する それら. Had to reワイヤー the 全体 板. したがって, developインg グッド PCB 板 rアウトインg habITS アット the ビーgインnインg is the 路 to 保存 金. The フォローインg 意志 導入 いくつか 一般 規則 of PCB 板 配線 and the デザイン strアットegies of パワー ライン, グラウンド ラインs and シグナル ラインs. Acコードインg to これら 規則, 向上ment meASures are 提案 for 代表的 印刷 回路 板 circuITS of 空気 コンディショナー.

1）配線分離

配線分離の役割は、PCBの同じ層上の隣接するライン間のクロストークおよびノイズを結合することである。図3の仕様は、図10に示すように、全ての信号（クロック、ビデオ、オーディオ、リセット等）をラインからラインおよびエッジまで分離しなければならないと述べている。

2 )保護回路及び分路回路

シャントと保護線をセットアップすることは、雑音の多い環境のシステム・クロック信号のような臨界シグナルを分離して、プロテクトする非常に効果的方法である。PCBの平行線または保護線は、臨界信号のラインに沿って発送される。ガードラインは他の信号ラインによって生成される結合フラックスを分離するだけでなく、他の信号ラインとの結合から臨界信号を分離する。シャントラインと保護ラインとの間の差は、シャント線が終端される必要はない（接地に接続される）ことであるが、保護ラインの両端はグラウンドに接続されなければならない。結合をさらに低減するために、多層PCB内の保護線は、他のセクションごとにグランドへのパスで追加することができる。

3）電源コード設計

プリント基板電流の大きさに応じて、電力線の幅を大きくしてループ抵抗を小さくしようとする。同時に、電源線と接地線の方向をデータ伝送の方向と一致させます。そして、それは反雑音能力を強化するのを助けます。単一のパネルまたは二重パネルでは、電力線が非常に長い場合、減結合コンデンサは3000 mil毎に接地されるべきであり、コンデンサの値は10 uF＋1000 pfでなければならない。

グランドワイヤー設計

接地線設計の原理は以下の通りである。

A .アナロググラウンドからデジタルグラウンドを分離します。回路基板の上に論理回路と線形回路があるならば、彼らはできるだけ切り離されなければなりません。低周波回路のグランドは、できるだけ単一点で並列に接地する必要がある。実際の配線が困難な場合は、部分的に直列に接続し、並列に接地することができる。高周波回路は、複数の点で接地され、接地線は短く、リースされなければならず、できるだけ高周波成分の周囲に大きなグリッド状の接地箔を使用する必要がある。

b .接地線はできるだけ厚くなければならない。接地線が非常に細長い場合、電流の変化によって接地電位が変化し、アンチノイズ性能が低下する。したがって、接地線は、プリント基板上の許容電流を3回通過できるように厚くする必要がある。できれば、接地線は2～3 mm以上でなければならない。

c .接地線は閉ループを形成する。ディジタル回路のみで構成されるプリント基板においては，ほとんどの接地回路がループ状に配置され，耐雑音性が向上する。

5 )信号線設計

For キー シグナル ラインs, if the 板 hAS an インternal シグナル 配線 レイヤー, the キー シグナル ラインs such AS クロックs are ルートd on the インner レイヤー, and the 配線 レイヤー is 好ましい. イン 追加, the キー シグナル ラインs 必須 ない ビー 発送 アクロス the パーティション 面積, インcludインg the リファレンス 平面 ギャップ 原因d そば 経由s and パッド, その他wise the シグナル ループ 面積 意志 増加. And the キー シグナル ライン should ビー 三味線3 h から the エッジ of the リファレンス 平面 (H is the 高さ of the ライン から the リファレンス 平面) to 抑制 the エッジ 放射線 効果. For strong 放射線 シグナル ライン such AS クロック ライン, バス ライン, and ラジオ 頻度 ライン, and 敏感 シグナル ライン such AS リセット シグナル ライン, チップ 絹篩で篩うたよう シグナル ライン, and システム コントロール シグナル, それら should ビー 維持 a路 から the インターフェース 出 シグナル ラインs. したがって, the 干渉 on the strong 放射 シグナル ライン is 防止ed から ビーインg カップルd to the 出 シグナル ライン and 放射するd to the 外; it is also 避けるed あれ the 外部 干渉 もたらした イン そば the 出 シグナル ライン of the インターフェース is 結合 to the 敏感 シグナル ライン, 原因 the システム to 機能不全. For 微分 シグナル ライン, the 同じ レイヤー, 等しい 長さ, and parすべてel ライン should ビー ラン to キープ the インピーダンス 一貫, and there should ビー なし その他 ライン の間 the 微分 ライン. だって the コモン モード インピーダンス of the 微分 対 is 保証 to ビー 等しい, ITS 干渉防止 能力 缶 ビー 向上d. According to the 上記 配線 規則, the 代表的 印刷 回路 板 回路 of the 空気 コンディ is 改良 and 最適化. イン 一般, if あなた 研究 the デザイン of the リターン パス ビーfore 配線, あなた 意志 有 a チャンス of 成功 and 達成 the ゴール of 削減 恵美 放射線. Moreover, it is ない 必要 to 過ごす 任意 金 to チェンジ the 配線 レイヤー ビーfore the 実際 配線 is 施行. It is the 実践 of PCBボード デザイン to 向上 EMC.