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クロック速度の増加は、高周波母線およびより高いインターフェース・データ速度に連結した PC回路基板 デザインもっと挑戦. 技術者はボード上の実際の論理設計を超えなければならない, また、回路に影響する他の要因も考慮する, 指紋モジュールソフトボードのサイズを含む 回路基板, 環境騒音, 消費電力, and electromagnetic compatibility (EMC).
ハードウェアエンジニアは、EMC問題を解決しなければなりません PC回路基板 システムがEMC故障に影響されないことを保証する設計段階.
良好な接地設計
低インダクタンス接地システムはemc問題を最小化する最も重要な因子である。PC回路基板上の接地面積を最大化することにより、システム接地インダクタンスを減少させることができ、それによって電磁放射および漏話を低減することができる。
クロストークは、上の任意の2つのワイヤの間に存在することができます 回路基板, 相互インダクタンスと相互キャパシタンスに依存する, とワイヤ間の距離に比例する, エッジ率, 配線インピーダンス.
デジタルシステムにおいて、相互インダクタンスによって発生される漏話は、通常相互キャパシタンスにより生成されるクロストークより大きい。配線間の間隔を大きくしたり、グランドプレーンまでの距離を小さくすることで相互インダクタンスを小さくすることができる。
信号を地上に接続する方法はいろいろあります. The 回路基板 コンポーネントがランダムにグランドポイントに接続されている指紋モジュールのソフトボード工場の設計は、高い接地インダクタンスを生成し、必然的なEMC問題を引き起こす. 我々は、完全に舗装されたグランドプレーンを使用することをお勧めします, 電流がソースに戻るとき、インピーダンスを最小にすることができます, しかし、地上飛行機はまた、専用 PC回路基板 レイヤー, which may be unrealistic for a 二層回路基板.
したがって、我々は、デザイナーがグランドグリッドを使用することをお勧めします。この場合、接地のインダクタンスはグリッド間の間隔に依存する。
また、システムグランドに戻る方法も重要である。信号経路が長いならば、それはグランドループを生じます。そして、それは順番にアンテナを形成して、エネルギーを放射します。したがって、ソースに電流を戻すすべての配線は最短パスを選択し、直接接地面に行く必要があります。
それはすべての別の敷地を接続し、地上飛行機に接続することはお勧めしません。これは、現在のループのサイズを増加させるだけでなく、グランドバウンスの可能性も増加させます。図1 Bは、コンポーネントをグランドプレーンに接続する推奨された方法を提示する。
EMC関連の問題を減らすもう一つの良い方法は、地面の完全な端で地面をつなぐことです 回路基板 ファラデーケージを形成する, シグナルが境界の外側で送られないように . この方法は放射線の放射線を制限することができる 回路基板 Finderの範囲内の指紋モジュールソフトボード工場の, そして、外部信号を妨害することを避ける 回路基板.
EMCの観点から、層の適切な配置も非常に重要です。使用されるレイヤーの数が2より多いならば、完全な層を地面層として使ってください。4層の回路基板を使用する場合、接地面の下の層をパワープレーンとして使用する。
なお、グランドプレーンの位置は、高周波信号配線とパワープレーンとの間である。二層回路基板を使用し、完全な接地面を実現できない場合には、グランドグリッドを使用することができる。別々のパワープレーンが使用されない場合、接地配線は、クリーンパワーを確実にするために電源配線と平行でなければならない。
レイアウトガイド
EMCからデザインを保護するために, のコンポーネント 回路基板 must be classified according to their functions (analog, デジタル, 電源, 低速回路, 高速回路, etc.). それぞれのタイプの配線は指定された地域にあるべきです, フィルタはサブシステムの境界で使われるべきです.
デジタル回路問題に対処するとき、クロックおよび他の高速シグナルに特に注意を払わなければならない。この信号を接続する配線は、制御の下で放射線とクロストークを保つために可能な限り短く、接地面に隣接していなければならない。
この種の信号のために、技術者は回路基板の端部またはコネクタの近くでビアまたは配線を使用しないでください。加えて、これは電源プレーンの上でノイズを引き起こすので、信号はまた、パワープレーンから遠く離れていなければならない。差動信号を伝送する配線は、できるだけ近接しているので、最も効果的に磁界キャンセル機能を発揮することができる。
ソースから装置にクロック信号を伝送する配線は、マッチング端子を有するべきである。インピーダンスが一致しない限り、信号反射問題が生じる。反射した信号の問題に注意しなければ、多くのエネルギーが放射される。有効な端子の異なる形態は、ソース点、エンドポイント、およびAC端子を含む。
発振器に対向する配線については、グランド以外の他の配線は発振器またはその配線に対して並列またはそれ以下にはならない。また、結晶は所望のチップに近い必要がある。
リターン電流が常に最も低いリアクタンスの経路に続くので、電流を伝送する接地配線は、電流ループをできるだけ短く保つために、関連信号を伝送する配線に近いはずである。
アナログ信号を伝送する配線は、高速またはスイッチング信号から分離され、接地信号によって保護されなければならない。周囲のアナログ配線に結合された高周波ノイズを除去するために、ローパスフィルタを常に使用しなければならない。
また、アナログおよびデジタルサブシステムの接地面を共用することはできない。
シールド
電源上のいかなるノイズも、動作中のデバイスの機能に影響を及ぼす可能性がある。一般に、電源に結合されたノイズの周波数は高いので、バイパスコンデンサまたはデカップリングコンデンサがフィルタリングに必要である。
デカップリングコンデンサは、パワープレーンからグランドへの高周波電流のための低インピーダンス経路を提供する。電流はグラウンドへの経路を通って流れ、この経路は接地ループを形成する。この経路は可能な限り低く保たれるべきであるので、デカップリングコンデンサはICに可能な限り近く配置することができる。
大きなグランドループは放射を増加させ、EMC故障の潜在的な原因である可能性がある。周波数が高いほど理想的なコンデンサのリアクタンスはよりゼロになり、いわゆる真に理想的なコンデンサは市販されていない。
リードと ICパッケージ また、インダクタンスを増加. 低等価直列インダクタンスを有する多重キャパシタを用いてデカップリング効果を改善することができる.
多くのEMC関連の問題は、デジタル信号を送るケーブルに起因します。これらのケーブルは、実際には高効率のアンテナとして機能する。理想的には、ケーブルに入る電流は反対側に流れ出すが、実際には寄生容量とインダクタンスが放射線問題を引き起こす。
ツイストペアケーブルの使用は、結合問題を最小化し、任意の誘導磁界を除去するのを助ける。リボンケーブルを使用する場合、複数の接地戻り経路を設ける必要がある。高周波信号については、シールドケーブルを使用しなければならず、接地シールドはケーブルのヘッド及びテールに接続されるべきである。
遮蔽は閉じた導電性容器の形態であり，電磁波の電場とh場を弱めることでemiを低減する。放射線の一部を吸収し反射することによりループアンテナのサイズを効果的に小さくすることができる。このように、遮蔽はまた、2つのゾーン間の区画として使用され、1つのゾーンから他方の領域へのエネルギー放射線を低減することができる。
最後に、遮蔽は電気的解決ではなく、EMCを低減する機械的方法である。金属パッケージ（導電性及び／又は磁性材料）を使用して、システムからのEMIを回避することができる。我々は、関連する要件に応じて、システム全体またはシステムの一部をカバーするシールドを使用することができます。
