PCB技術 - 回路基板設計プロセスの電磁両立性

For PCBメーカー, 電磁両立性設計は確実に回路基板設計プロセスの焦点である. この記事は、2つの局面から電磁両立性を改善する方法について話します.

はじめに

電子機器の多く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。一般的な問題は、信号歪み、過度の信号ノイズ、仕事中に不安定な信号、システムのクラッシュ、環境干渉に影響を受けやすいシステム、および貧しい反干渉能力が含まれています。電磁両立性設計は，電磁気学などの設計から知識まで，非常に複雑な技術である。本論文では，電子設計者のためのいくつかの参照を提供するために，層設計と層レイアウトから経験的スキルを論じた。

第二に、層の数の構成

The layers of the 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調整し、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. 一般に, 異なる電源は異なる層に分割されるべきである, そして、異なる根拠は対応する接地面を持つべきです. 特殊信号, 高クロック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. コストも考慮すべき要因の一つである, 設計プロセス中のシステムの電磁両立性とコストの間にバランスが見出されるべきである.

電力層の設計における第1の考慮は、電源の種類及び量である。つの電源がある場合、単一の電力レイヤーを考慮することができる。高電力要件の場合には、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、あなたは複数の電力層を設計することを考慮することができます、あるいは、異なった電源を同じ電力層に分けることができます。分割の前提は、電源間にクロスオーバーがないことである。クロスオーバがあれば、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、全ての信号の特性を考慮に入れるべきである。特殊信号の層化と遮蔽は優先事項である。通常の状況下では、まず設計ソフトウェアを使用して、特定の詳細に従って変更する。特別なシグナルの信号密度と完全性は、層設計で考慮されなければならない問題でなければなりません。特に、下地層は必要に応じて遮蔽層として設計する必要がある。

通常の状況では、コストが純粋に考慮されない限り、シングルパネルまたはダブルパネルを設計することは推奨されません。単一のパネルおよび二重パネル処理は単純で費用効果的であるが、高速デジタル回路またはアナログ・デジタル混成回路のような高信号密度および複素信号構成の場合、単一のパネルは専用の基準接地レイヤーを有しない。そして、それはループに領域を増やして、放射線を増やす。効果的な遮蔽の欠如のために、システムの反干渉能力も減らされる。

第3に、PCB層のレイアウト設計

信号と層を決定した後、各層のレイアウトも科学的に設計する必要があります。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）パワープレーンプレーンに対応するグランドプレーンに隣接する。この設計の目的は、結合コンデンサを形成して、より広いフィルタリング効果を得ている間、パワープレーンのインピーダンスを減らすためにPCB上のデカップリングコンデンサを伴う作業である。

2）参照層の選択は非常に重要である。理論的には、パワー層とボトム面を基準層として用いることができるが、グランドプレーン層を接地することができるので、シールド層の効果はパワー層よりもはるかに優れているので、一般に、接地面は基準面として好ましい。

（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ができない。さもなければ、より大きな信号ループが形成され、結果としてより強い放射および結合が生じる。

（4）グランドプレーンの整合性を維持するためには、グランドプレーンに配線することはできない。信号線密度が大きすぎるならば、あなたは電力面の端に配線を配線することを考慮することができます。

（5）高速信号、テスト信号、高周波信号等のキー信号の下に接地層を設計し、信号ループの経路が最短で放射が最も小さい。

（6）高速回路設計の過程で，電源の放射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、パワープレーンは、グランドプレーンより2倍の厚さでインデントする必要がある。パワー層の押込みを減少させたいならば、媒体の厚さはできるだけ小さくなければなりません。

多層PCBのレイアウト設計における一般原則

（1）パワープレーン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）デジタル信号とアナログ信号を分離するように設計する必要がある。最初に、同じレイヤー上のデジタル信号とアナログ信号を避けてください。それが避けられないならば、あなたは地域の配線を分けるためにアナログ信号とデジタル信号を使うことができて、アナログ信号域を分けるためにスロットを使うことができます。デジタル信号領域から分離。アナログ電源とデジタル電源の場合も同様である。特にデジタル電源は非常に大きな放射線を持っているので、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、表層にマイクロストリップラインを形成する。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る。敏感な回路から別々に遠く離れて配置しなければなりません。

（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。

レイヤー設計と層レイアウトを通して, の電磁両立性 PCBは大幅に改善できる.

層数設計は主に電力層と接地層，高周波信号，特殊信号，高感度信号を考慮する。

層のレイアウトは、主に様々な結合、グラウンドおよび電力線レイアウト、クロックおよび高速信号レイアウト、アナログ信号およびデジタル情報レイアウトを考慮する。