PCB 블로그 - 디지털 회로 PCB 설계의 EMI 제어 기술

1.EMI의 생성 및 억제 원리 인쇄회로기판 설계의 EMI는 전자기 간섭원에 의해 발생하며 전자기 간섭원은 결합 경로를 통해 민감한 시스템으로 에너지를 전달한다.그것은 세 가지 기본 형식을 포함한다: 도선이나 공공 접지를 통한 전도, 공간을 통한 복사 또는 근거리를 통한 결합.EMI의 위해성은 전송 신호의 품질을 떨어뜨리고 회로 또는 장치에 간섭 또는 심지어 손상을 초래하여 장치가 전자기 호환 표준에 규정된 기술 지표 요구에 도달하지 못하게 하는 것으로 나타납니다.EMI를 억제하기 위해 디지털 회로의 EMI 설계는 다음과 같은 원칙에 따라야 한다. 1.1 관련 EMC/EMI 기술 규범에 따라 지표를 단판 회로로 분해하여 등급을 나누어 제어한다. 1.2 EMI의 간섭원, 에너지 결합 경로, 민감한 시스템의 세 가지 요소로부터 제어한다.회로가 평평한 주파수 응답을 가지도록 하여 회로가 정상적이고 안정적으로 작동하도록 한다. 1.3 설비의 전면 설계부터 시작하여 EMC/EMI 설계를 중시하고 설계 원가를 낮춘다.

2. 디지털 회로 PCB 보드의 EMI 제어 기술은 다양한 형태의 EMI를 처리할 때 구체적인 문제를 분석해야 한다.디지털 회로의 PCB 보드 설계에서 EMI 제어는 다음과 같은 몇 가지 측면에서 가능하다. 2.1 장치 선택은 EMI 설계에서 가장 먼저 선택한 장치의 속도를 고려해야 한다.어떤 회로든 상승시간이 5ns인 부품을 2.5ns인 부품으로 대체하면 EMI가 약 4배 증가한다.EMI의 복사 강도는 주파수의 제곱에 정비례하며, EMI 발사 대역폭이라고도 하며, 신호 주파수의 함수가 아니라 신호 상승 시간의 함수이다: fknee = 0.35/Tr (그 중 Tr는 부품의 신호 상승 시간).이 유형의 방사선 EMI는 주파수 범위가 30MHz에서 몇 GHz이며 주파수 대역에서는 파장이 매우 짧아 회로 기판의 매우 짧은 배선으로도 송신 안테나가 될 수 있습니다.EMI가 높을 때 회로는 정상적인 기능을 잃기 쉽다.따라서 부품 선택에 있어서 회로 성능 요구를 보장하는 전제하에 가능한 한 저속 칩을 사용하고 적합한 구동/수신 회로를 사용해야 한다.또한, 부품의 지시선 핀은 기생 전기 감각과 기생 전기 용량을 가지고 있기 때문에, 고속 설계에서 부품 패키징 형식이 신호에 미치는 영향은 무시할 수 없다. 왜냐하면 그것은 EMI 복사를 발생시키는 중요한 요소이기 때문이다.일반적으로 SMD 부품의 기생 매개변수는 플러그인 부품보다 작고, BGA 패키지의 기생 매개변수도 QFP 패키지보다 작다. 2.2 커넥터의 선택과 신호 단자의 정의 커넥터는 고속 신호 전송의 핵심 부분이자 EMI를 생성하기 쉬운 취약한 부분이다.커넥터의 단자 설계에서 더 많은 접지 핀을 배치하여 신호와 땅 사이의 거리를 줄이고 커넥터에서 방사선을 생성하는 유효한 신호 루프 면적을 줄이며 저임피던스 반환 경로를 제공할 수 있습니다.필요하다면 접지 핀으로 일부 핵심 신호를 격리하는 것을 고려한다. 2.3 계층 압력 설계는 비용이 허락하면 접지층의 수를 늘리고 신호층을 접지층 옆에 두면 EMI 방사능을 줄일 수 있다.고속 PCB 보드의 경우 전원 및 접지 평면이 긴밀하게 결합되어 전원 임피던스를 감소시켜 EMI를 낮춥니다. 2.4 레이아웃은 신호 전류에 따라 신호 간 간섭을 줄일 수 있는 합리적인 레이아웃입니다.올바른 레이아웃은 EMI를 제어하는 열쇠입니다.레이아웃의 기본 원칙은 (1) 아날로그 신호는 디지털 신호의 간섭을 받기 쉽고 아날로그 회로는 디지털 회로와 분리되어야 한다.(2) 시계선은 간섭과 복사의 주요 원천이므로 민감한 회로를 멀리하고 시계선을 짧게 유지해야 한다.(3) 판의 중심 구역에서 높은 전류, 높은 전력 소비의 회로를 사용하는 것을 최대한 피해야 하며, 동시에 발열과 복사의 영향을 고려해야 한다;(4) 커넥터는 가능한 한 보드 한쪽에 배치하고 고주파 회로에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.(5) 입력/출력 회로는 대응하는 연결기에 가깝고, 디커플링 콘덴서는 대응하는 전원 핀에 가깝다;(6) 전력 분할 레이아웃의 타당성을 충분히 고려하여 다중 전력 부품은 전력 분할 영역의 경계를 넘어 배치하여 평면 분할이 EMI에 미치는 영향을 효과적으로 줄여야 한다;(7) 회류 평면(경로)은 구분되지 않았습니다. 2.5 경로설정 (1) 임피던스 제어: 고속 신호선은 전송선의 특성을 나타내므로 신호 반사, 과격, 진동을 피하고 EMI 복사를 줄이기 위해 임피던스 제어가 필요합니다.(2) 신호를 분류하여 서로 다른 신호(아날로그 신호, 시계 신호, I/O 신호, 버스, 전원 등)의 EMI 복사 강도와 민감도에 따라 가능한 한 교란원을 민감한 시스템과 분리하여 결합을 줄인다.(3) 시계신호 (특히 고속시계신호) 의 흔적선의 길이, 구멍통과수량, 교차분구, 단말기, 배선층, 귀환경로 등을 엄격히 통제한다.(4) 신호회로, 즉 신호가 신호로 류출되여 형성된 회로는 PCB 설계에서 EMI 통제의 관건으로서 배선할 때 반드시 통제해야 한다.각 중요 신호의 흐름을 이해하려면 중요 신호를 루프 면적을 보장하기 위해 반환 경로에 가까운 위치로 라우팅합니다.저주파 신호의 경우 전류가 저항기를 통과하는 경로;고주파 신호의 경우 고주파 전류가 저항기의 경로가 아닌 센서의 경로로 흐릅니다.차형 복사의 경우 EMI 복사 강도 (E) 는 전류, 전류 회로의 면적 및 주파수의 제곱에 비례합니다.(여기서 I는 전류, A는 루프 면적, f는 주파수, r는 루프 중심까지의 거리, k는 상수.) 따라서 센서 반환 경로가 신호 도체 아래에 딱 있을 때 전류 루프 면적을 줄여 EMI 방사 에너지를 줄일 수 있다.중요 신호는 세그먼트 영역을 통과할 수 없습니다.고속 차분 신호 흔적선은 가능한 한 긴밀하게 결합해야 한다.벨트 선, 마이크로 벨트 선 및 참조 평면이 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.디커플링 콘덴서의 지시선은 짧고 넓어야 한다.모든 신호 흔적선은 가능한 한 회로판 가장자리에서 멀리 떨어져야 한다.다중 접속 네트워크의 경우 적절한 토폴로지 구조를 선택하여 신호 반사를 줄이고 EMI 송신을 줄입니다. 2.6 전원 평면의 분할 처리 (1) 전원 계층 구분 주 전원 평면에 하나 이상의 하위 전원이 있을 경우 각 전원 영역의 연속성 보장