PCB技術 - PCB回路 基板層設計とEMC議論

の過程で高速回路基板デザイン, 電磁両立性設計は重要で難しい点です. 本論文では，伝導結合と放射結合に起因する電磁干渉を低減し，層数設計と層レイアウトの面から結合源の伝搬経路を減少させることによって電磁両立性を改善する方法について論じた.

導入

電子製品の多くの信頼性と安定性の問題は、劣悪な電磁両立性設計に起因する。一般的な問題は信号歪み、信号ノイズが大きすぎる、仕事のプロセスで信号不安定、システムがクラッシュするのは簡単です、システムは、環境干渉、貧しい干渉干渉の影響を受けやすいです。EMCのデザインは、設計から電磁気学や知識の他の側面に非常に複雑な技術です。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の経験的スキルについて論じた。

レイヤー構成

PCB基板層は、主にパワー層、層及び信号層を含み、層数は各層の数の和である。デザインプロセスでは、ステップはすべてのソースと場所を調整して、分類することになっています、そして、いろいろな信号と同様に、分類に基づく配備とデザイン。一般に、異なる電源は異なるレイヤーに分割されるべきである。そして、異なるグランドプレーンは対応しなければならない。クロック高周波および周波数信号のような様々な特殊信号は、別個の設計層を必要とし、特別な信号を遮蔽するために接地面を増加させ、電磁両立性を改善する必要がある。もちろん、コストは考慮すべき要因であり、設計プロセス中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。

電源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、単一の電源層を考慮する。電源の高需要の場合、複数の電源層は、異なる層のデバイスに電力を供給することができる。複数の電源がある場合は、複数の電源層を設計することを考慮することができます。または、同じ電源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、電源間のクロスオーバーがないことです。クロスオーバーがあれば、複数の電源層を設計しなければならない。

信号層の設計は、すべての信号の特性を考慮に入れる。特殊信号の成層化と遮蔽は限られた問題である。一般に、それは最初に設計ソフトウェアで設計されて、それから特定の詳細に従って変更されます。特定の信号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。特に、必要に応じて接地面を遮蔽層として設計する必要がある。

一般的に、純粋なコスト以外の理由で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ない。単一パネルとダブルパネルは、処理が簡単で低コストであるが、高速デジタル回路やアナログ混成回路のような信号密度が高く複雑な信号構造の場合、単一のパネルが特別な基準接地層を持たないため、ループ面積が増大し、放射線が増大する。効果的な遮蔽の欠如のために、システムのジャミング能力は、また、減らされる。

PCBボード層レイアウト設計

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基板設計のレイアウトは以下の原理に従います。

（1）電源層平面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、結合容量を形成することであり、PCBボード上のデカップリング容量とともに、電力面のインピーダンスを減少させ、より広いフィルタ効果を達成することである。

（2）参照層の選択は非常に重要である。理論的には、電源層とグランドプレーンを基準層として用いることができるが、グランドプレーンを接地することができるので、シールド層の効果は電源層よりもはるかに優れている。このため、一般的に基準面としてグランドプレーンが好ましい。

（3）隣接する2層のキー信号はセグメンテーション領域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、グランドプレーン上の配線を許容しない。信号線密度が高すぎると、パワー層のエッジ上の配線を考慮することができる。

（5）高速信号、信号、高周波信号、その他の接地層の設計の下の他のキー信号では、信号ループの経路が最短であるため、放射が最も小さい。

（6）高速回路設計の過程で，電源の供給やシステム全体への干渉をどのように処理するかを考慮する必要がある。一般に、パワープレーン面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ず、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倍の厚さをインデントする必要がある。パワー層の押込みを減らしたいならば、媒体の厚さをできるだけ小さくしてください。

多層プリント板のレイアウト設計に従う一般的原理

（1）電源層平面は接地面に近く、接地面の下に設計する。

（2）配線層は金属面全体に隣接して設計する。

（3）デジタル信号及びアナログ信号を分離設計するために、まず、デジタル信号及びアナログ信号を同一層内で回避するためには、アナログ信号領域とデジタル信号領域とを分離するための溝及び他の方法で、アナログ信号及びデジタル信号領域配線を用いることができる。アナログおよびデジタル電源についても同様である。特にデジタル電源は、放射線は非常に大きく、分離し、スクリーニングする必要があります。

（4）中間層のプリント配線は平面導波路を形成し、表層のマイクロストリップラインは異なる伝送特性を形成する。

（5）クロック回路及び高周波回路は、干渉及び放射の主なソースであり、別々に配置されなければならず、敏感な回路から離れていなければならない。

（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。

結論

の電磁両立性 PCBボード レイヤー番号のデザインとレイヤーのレイアウトを大幅に改善することができます. 層設計は電力層と接地層を主に考慮する, 高周波信号, 特殊信号, 敏感信号. 層の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.