PCB技術 - EMIを減らすための最良のPCB設計ガイドライン

すべての電子回路基板は、特定の性能目標を達成するために電子の流れを許すか、さらに高めるように設計されています. 閉じた経路を通る電流は、外側に突出し、電流に垂直に流れる磁場を生成する. フィールドに近接した電子部品または信号経路がある場合, electromagnetic interference (EMI) occurs. 多数用 PCBA デザイン, 特に高速回路基板, EMIの量を制御することは適切に管理されなければならない主な考慮事項です. ヒートシンク分類部品を有する回路基板用, 共通の方法は、EMIフィルタ設計を実装することです. フィルタは効果的ですが, 回路基板デザイナーとして, 他を知る PCB EMIを減らすための設計ガイドラインは、しばしば使用されるツール.

EMCとEMI：違いは何か？

大部分 PCBAsは製品の唯一の電子または電気装置ではありません. したがって, 我々はシングルボードのEMIの問題を掘る前に, EMI問題のマクロまたはシステムレベルの理解を持つことは役に立ちます. 電磁エネルギーが単一成分から放出されるように, コンダクターまたはトレース, また、回路基板自体から環境に放射される前にそれがなかったならば, ガウスメートルを近くに置いてください PCB そして、あなたは読書を得ます. 複数のボードが一緒に閉じるとき, 電磁両立性を達成することが重要になる.

EMCは、干渉の量が最小または少なくとも十分に低いように、電磁的構成要素間の許容される調和またはバランスを達成することとして考えられ、通常の動作を著しく妨げることはない。残念なことに、すべてのEMIを除去することはまだ可能ではありませんしかしながら、EMCを得ることはそうです。EMIは実際には電磁波源からのどんな干渉でもあり、通常は単一のPCBAに対する干渉を指す。この分類は、回路基板の動作環境のEMCに対して回路基板上のEMIを最小限にするので、この問題を調査するのに十分である。

PCB EMIはどこから来るのか

電磁気は、無限の周波数範囲をスパンして、ほとんど至る所にあります。また、下記の図に示すように、毎日使用する多くの道具、設備、製品によって製造されています。

電磁スペクトル

電流がある限り、EMIの可能性があります。PCBAでは、EMIのソースを次のいずれかに分けることができます。

元素

プロセッサ、FPGA、増幅器、送信機、およびアンテナなどの高周波デバイス、特に電子部品およびコンポーネントは、EMIに大きな影響を与えることができる。加えて、スイッチ構成要素は破壊的な干渉を生じることができる。

シグナルとトレース

EMIはまた、トレースやピンとコネクタポイントに沿って生成することができます。例えば、不平衡差動対ルーティングは、伝送路に沿った信号減衰及び反射を引き起こし、信号の完全性又は信号を正確に識別する能力に悪影響を及ぼす可能性があり、誤った回路動作をもたらす。また、浮遊容量により、信号経路と接地面との間に不要な結合を形成してもよい。

外部ソース

回路基板が放射源（多分別の回路基板または構成要素）に近かったら、EMIをPCBAに導入してもよい。回路基板環境における他の機器又は装置の振動又は移動は、高調波を生成することもできる。

明らかに, EMIのすべての潜在的な源を取り除くことは難しい仕事です. 幸い, PCB設計 guidelines to reduce EMI can be developed to help minimize noise and achieve EMC.

EMIを減らすための最良のPCB設計ガイドライン

あなたのボードに影響を及ぼすかもしれないEMIのソースを理解することは、PCBAパフォーマンスにこの永続的な脅威を軽減するために戦略を開発することに重要です。加えて、最小化方法が特定の源を狙っている源の観点からEMIを見ると、EMIを減らすためのPCB設計ガイドラインのセットを設計するのに良い位置でありえます。

コンポーネントを減らす

前述したように、コンポーネントは、放射線の影響を受けるだけでなく、外部PCBAおよび電子回路を損傷するEM放射の主な原因である。したがって、良好なEMI削減ガイドラインには、以下のような負の効果を緩和するためのアクションの定義が不可欠です。

コンポーネントのEMIを減らす方法

低電力部品をできるだけ選択する

回路基板上の最大のEMI発電機の1つは、多くの電力を必要とする構成要素である。電力消費を減らすためのプッシュでは、代替機能はしばしば機能や品質を犠牲にしないで見つけることができます。

コンポーネントのさまざまな種類を分離する

良いデザインの練習は、常に同じタイプの信号を扱うコンポーネントを一緒に置くことです。例えば、デジタルコンポーネントは他のデジタル構成要素に近くなければならなくて、アナログ装置から切り離されなければならない。

PCBフェンスの利用

EMIを減らす別のツールは、フェンスの部品またはサブサーキットを囲むことになっている；PCBガードリングやファラデーケージなど。また、回路基板周辺の環境への放射線を効果的に低減することができる。

熱放散技術を採用

電子部品はエネルギーが発熱する。したがって、効率的なヒートシンク及びスルーホールは、EMIを低減するのに大いに役立つ。

コンポーネントのEMIを減らすことに加えて、トレースが動く方法は、また、回路基板のEMIに非常に影響を及ぼす。

EMI最小化のためのPCBレイアウト設計

回路基板をレイアウトするときに最も重要な考慮事項の一つはピッチです。これは、導電性部品間の隙間および沿面距離が適切であることを保証することを含む。

十分なクリアランスを維持することは、EMI

信号と飛行機からEMIを減らす方法

信号トレース間の十分なギャップを残す

トレース間のEMIを減少させる最も重要な要因は、間隔またはギャップである。IPCの基準に基づいている必要がありますあなたのCMのあらなしの勧告に従ってください。

デカップリングおよびバイパスコンデンサが接地されることを保証する

浮遊容量は避けるのが難しいしかしながら、コンデンサをできるだけ近くに接地することにより、その効果を緩和することができる。

良いEMIフィルタリングを使用

多くの設計、特にデジタル信号が使用される場合、信号歪みを生じるスイッチングデバイスが含まれる。これらの場合、信号忠実度を改善する最良の方法はフィルタリングです。

戻りパスの長さを最小にする

グランドループはできるだけ短いはずです。

差動トレースが同じであることを確認します

差動信号経路のために、トレース対は互いに鏡映しなければならない。これはトレース長、銅重量、および一定の間隔を含んでいます。必要に応じて、Zigzagsを使用して長さと間隔を維持します。

鋭い角度を避ける

配線時には、鋭いコーナーの代わりに丸みを帯びたエッジを使用してください。

導電層を隣り合わせない

PCBスタックに2つの導電層を並んで配置する必要はありません。地面によって分離するのがベストです。

地面を慎重に切り離す

別の信号型に対して別々の理由を使うのがベストです。ただし、分割グランドプレーンを使用する場合は、地面を結合するために単一のポイントを使用してください。

PCBレイアウト（そのスタックを含む）は、良い信号完全性を促進して、EMIを減らすために非常に重要です。しかしながら、外部EMIが対処されないならば、EMIを減らすPCB設計ガイドラインのどんなセットも不完全です。

外部EMIを避ける

外部EMIを最小化することは、回路基板およびPCBAインストール環境のEMCにおける信号完全性および回路動作に非常に重要である。アクションは、以下を含む。

外部ソースからEMIを減らす方法

シールドを使う

一般に、特定の部品またはサブ回路にシールドが適用される。通常、フェンスとは異なり、それらは通常、絶縁材料でできていて、部品の上に置かれるか、完全にそれらを囲むという点で異なります。

シェルを使う

筐体は通常安全装置と見なされる。しかし、エンクロージャはまた、外部ソースからの破片およびEMIから回路基板を効果的に保護することができる。

すべて PCB コンポーネントの上で議論されるデザインガイドライン, レイアウト, そして、外部ソースは効果的に回路基板上のEMIを最小にして、回路基板動作環境のEMCに貢献することができる. しかし, これらが必要かどうかはあなたのデザイン次第です, 機能性, and パフォーマンス goals. したがって, あなたは、EMIを減らすためにあなたのデザインを最適化するよう努力しなければなりません, preferably using analysis tools (such as Cadence's PSpice).