PCB 기술 - 전자기 간섭을 줄이는 PCB 설계 원칙

전자기 호환성 설계는 특정 회로와 밀접한 관련이 있습니다.전자기 호환성 설계를 위해 설계자는 방사선 (제품에서 누출되는 무선 주파수 에너지) 을 최소화하고 방사선 (제품으로 들어오는 에너지) 에 대한 저항력을 강화해야합니다.민감성과 방해 방지 능력.저주파에서의 공공전도결합과 고주파에서의 공공복사결합에 대해서는 설계할 때 반드시 결합경로를 차단하는데 충분히 주의를 돌려야 한다.

PCB 설계 지침

전자기술이 발전함에 따라 회로기판의 집적도와 신호주파수가 갈수록 높아지면서 불가피하게 전자기교란을 초래할수 있으므로 PCB를 설계할 때 다음과 같은 원칙을 준수하여 회로기판의 전자기교란을 일정한 범위내에서 통제하여 설계요구와 표준을 만족시켜야 한다.또한 회로의 전반적인 성능을 향상시킵니다.

1. 회로기판 선택

PCB 설계의 최우선 과제는 보드 크기를 올바르게 선택하는 것입니다.크기가 너무 크면 컴포넌트 간의 연결이 너무 길어져 회로의 임피던스가 증가하고 간섭 방지 능력이 감소합니다.또한 이 치수로 인해 어셈블리가 너무 작아집니다.밀집된 배치는 열을 방출하는데 불리하고 배선이 너무 세밀하여 직렬교란을 초래하기 쉽다.따라서 시스템에 필요한 어셈블리에 따라 적절한 크기의 보드를 선택해야 합니다.

회로 기판

보드는 단일 패널, 이중 패널 및 다중 레이어로 나뉩니다.보드의 층수 선택은 회로가 구현할 기능, 노이즈 지수, 신호 및 네트워크 케이블의 수 등에 따라 달라집니다. 적절한 층수 설정은 회로 자체의 전자기 호환성 문제를 줄일 수 있습니다.

일반적인 선택 원칙은 다음과 같습니다.

1. 신호 주파수가 중저주파인 경우 소자가 적고 배선 밀도가 낮거나 중간인 경우 단면 또는 양면을 선택한다.

2. 다중 레이어 보드는 높은 배선 밀도, 높은 집적도 및 더 많은 구성 요소에 사용됩니다.

3. 고주파, 고속집적회로 및 고속집적회로의 경우 4층 또는 4층 이상의 회로기판을 선택한다.다중 레이어를 설계할 때 단일 레이어를 전원 레이어, 신호 레이어 및 접지 레이어로 사용할 수 있습니다.신호 루프 면적이 줄어들고 차형 복사가 감소합니다.따라서 다층판은 회로판의 복사를 줄이고 방해에 대한 저항력을 높일 수 있다.

2. 보드 어셈블리 레이아웃

PCB 크기가 결정되면 먼저 특수 부품의 위치를 결정하고 마지막으로 회로의 기능 단위에 따라 회로의 모든 부품을 블록으로 배치합니다.디지털 회로 유닛, 아날로그 회로 유닛, 전원 회로 유닛은 분리되어야 하며, 고주파 회로 유닛과 저주파 회로 유닛도 분리되어야 한다.상용 회로 기판의 배치 원칙은 다음과 같다.

1. 특수 부품의 위치를 결정하는 원칙:

1.가열 부품은 PCB의 가장자리와 같은 발열에 유리한 위치에 배치하고 마이크로프로세서 칩에서 멀리 떨어져 있어야 한다;

2. 특수 고주파 부품은 서로 가까운 위치에 배치하여 그들 사이의 연결을 줄여야 한다.

3.민감한 부품은 시계 발생기, 발진기 등 소음원을 멀리해야 한다;

4.전위기, 변조 가능 센서, 가변 콘덴서, 버튼 스위치 등 변조 가능 부품의 배치는 전체 기계 구조의 요구에 부합해야 하며 조정하기 편리하다;

5. 무거운 부품은 브래킷으로 고정해야 한다.

6.EMI 필터는 EMI 소스에 가까이 배치해야 합니다.

보드 어셈블리 레이아웃

2. 회로 기능 단위에 따라 회로 낙하산 부품을 배치하는 원리:

1.각 기능 회로는 그들 사이의 신호 흐름에 따라 상응하는 위치를 확정하여 연결하기 편리하도록 해야 한다;

2. 각 기능 회로는 먼저 핵심 부품의 위치를 정하고 다른 부품을 핵심 부품 주위에 배치하며 부품 간의 연결을 최소화해야 한다.

3. 고주파 회로의 경우 소자 간의 분포 파라미터를 고려해야 한다.

4. 보드 가장자리에 배치된 컴포넌트와 보드 가장자리의 거리는 2mm 미만이어야 합니다.

5.DC/DC 동글, 스위치 튜브 및 정류기는 외부 복사를 줄이기 위해 가능한 한 변압기에 가까이 배치해야합니다.

6. 전압 조절 소자와 필터 콘덴서는 정류 다이오드에 가깝게 배치해야 한다.

3. 전원과 접지의 연결 원리

PCB의 전원과 접지 사이의 배선이 합리적인지는 전체 회로기판의 전자기 간섭을 낮추는 관건이다.전원 코드와 접지선의 설계는 PCB에서 간과할 수 없는 문제이자 가장 어려운 설계이다.설계할 때는 다음 지침을 따라야 합니다.

1. 전원 및 접지 연결 기술

PCB의 경로설정에는 임피던스, 내결함성 및 인덕션과 같은 분포 매개변수의 특성이 있습니다.PCB 배선 분포 매개변수가 고속 전자 시스템에 미치는 영향을 줄이기 위해 전원 및 접지의 배선 원칙은 다음과 같습니다.

1. 적선의 간격을 늘려 용량 결합의 교란을 줄인다.

2. 전원 코드와 지선은 평행으로 배선하여 용량 분포를 최적화해야 한다;

3.적재량의 크기에 따라 가능한 한 전원선과 지선의 폭을 두껍게 하고, 회로 저항을 낮추며, 각 기능 회로의 전원선과 접지선의 방향이 신호 전송 방향과 일치하도록 하여 방해 방지 능력을 향상시키는 데 도움이 된다;

4.전원과 접지는 서로 위에 직접 배선하여 감전을 줄이고 회로 면적을 최소화하며 지선이 전원 코드 아래에 위치하도록 해야 한다;

5.접지선은 두꺼울수록 좋다.접지선의 너비는 일반적으로 3mm보다 작지 않다;

6. 지선은 폐쇄고리를 형성하여 지선의 전위차를 줄이고 교란저항능력을 제고한다;

7.다중 레이어 보드 경로설정 설계에서 한 레이어는"전체 접지 평면"으로 사용할 수 있으며, 접지 임피던스를 낮추고 차폐 역할을 할 수 있습니다.

전원 및 접지 케이블 연결 기술

2. 각 기능 회로의 접지 기술

PCB 각 기능 회로의 접지 방식은 단일 접지와 다중 접지로 나뉜다.단일 지점 접지는 연결 형식에 따라 단일 지점 직렬 접지와 단일 지점 병렬 접지로 나뉜다. 그림 3과 그림 4와 같다.접지선의 길이가 다르기 때문에, 각 회로의 접지 저항이 다르고, 전자기 호환 성능이 떨어지기 때문에, 항상 단일 포인트 직렬 접지를 사용하여 접지를 보호한다.단일 지점 병렬 접지.각 회로에는 자체 접지선이 있으므로 상호 간섭이 적지만 접지선을 연장하고 접지 임피던스를 증가시킬 수 있습니다.일반적으로 신호 접지, 아날로그 접지 및 전원 접지에 사용됩니다.다중 접지는 그림 5와 같이 각 회로에 하나의 접지가 있는 것을 의미합니다.다중 접지는 일반적으로 고주파 회로에 사용되며 접지선이 짧고 접지 임피던스가 낮아 고주파 신호의 간섭을 줄입니다.

접지로 인한 간섭을 줄이기 위해 접지는 또 일정한 요구를 만족시켜야 한다.

1.접지선은 가능한 한 짧고 접지면은 커야 한다;

2.불필요한 접지 회로를 피하고 공공 접지의 간섭 전압을 낮춘다;

3.접지의 원리는 서로 다른 신호에 대해 서로 다른 접지 방식을 채택하는 것이다.모든 접지가 같은 접지를 사용할 수는 없다;

4. 다층 PCB를 설계할 때 전원층과 접지층은 가능한 한 인접한 층에 배치하여 회로에 층간 용량을 형성하고 전자기 간섭을 줄인다;

5.가급적 강약신호를 피하고 디지털과 아날로그신호가 하나의 접지를 공용한다.

각 기능 회로의 접지 기교

소음 및 전자기 간섭을 줄이는 24가지 팁:

(1) 저속 칩을 사용하여 고속 칩을 대체할 수 있다.고속 칩은 중요한 위치에 사용됩니다.

(2) 저항기는 직렬로 연결하여 제어 회로의 위쪽 가장자리와 아래쪽 가장자리의 점프율을 낮출 수 있다.

(3) 계전기 등에 어떤 형태의 댐핑을 제공하려고 시도한다.

(4) 시스템 요구 사항에 맞는 최소 주파수 클럭을 사용합니다.

(5) 클럭 구성기는 클럭을 사용하는 장치에 최대한 가깝습니다.석영 결정 발진기의 외피 접지.

(6) 접지선으로 시계 영역을 둘러싸고, 시계 선을 가능한 한 짧게 만듭니다.

(7) I/O 구동 회로는 가능한 한 인쇄판의 가장자리에 가까이 가서 인쇄판을 빨리 떠나게 해야 한다.인쇄판에 들어오는 신호는 필터링되고 노이즈 영역으로부터의 신호도 필터링되어야 합니다.이와 동시에 일련의 단말기저항기를 사용하여 신호반사를 줄여야 한다.

(8) MCD의 쓸모없는 단자는 높은 레벨, 또는 접지, 또는 출력 단자로 정의되어야 하며, 집적 회로의 전원 접지에 연결된 단자는 연결되어야 하며, 부동을 유지해서는 안 된다.

(9) 사용하지 않는 격자선 회로의 입력 단자는 부동 상태를 유지해서는 안 됩니다.사용되지 않는 연산 증폭기의 양극 입력단은 접지해야 하고, 음극 입력단은 출력에 연결되어야 한다.

(10) 인쇄판의 경우 90접선이 아닌 45접선을 사용하여 고주파 신호의 외부 송신과 결합을 최소화합니다.

(11) 인쇄판은 주파수와 전류 스위치 특성에 따라 구역을 나누며, 소음 성분과 비소음 성분은 더 멀리 떨어져 있어야 한다.

(12) 단일 및 듀얼 플레이트는 단일 전원 공급 장치와 단일 접지를 사용합니다.전원 코드와 접지선은 가능한 두꺼워야 합니다.만약 경제적이라면 다층판을 사용하여 전원과 접지의 용량전감을 낮출수 있다.

(13) 시계, 버스 및 칩 선택 신호를 I/O 및 커넥터에서 멀리 떨어지게 합니다.

(14) 아날로그 전압 입력선과 참조 전압 단자는 가능한 한 디지털 회로 신호선, 특히 시계에서 멀어져야 한다.

(15) A/D 장치의 경우 디지털 부분과 아날로그 부분은 교차하는 것이 아니라 통일되어야 한다.

(16) I/O 케이블에 수직인 클럭 케이블은 평행 I/O 케이블보다 간섭이 적고 클럭 어셈블리 핀이 I/O 케이블에서 멀리 떨어져 있습니다.

(17) 부속품 핀은 가능한 한 짧아야 하고, 디커플링 콘덴서 핀은 가능한 한 짧아야 한다.

(18) 관건선은 될수록 두껍고 량측은 보호지를 더해야 한다.고속 노선은 짧고 곧아야 한다.

(19) 소음에 민감한 선로는 고전류, 고속 스위치 선로와 병렬해서는 안 된다.

(20) 쿼츠 결정 또는 노이즈 민감 장치에 케이블을 연결하지 마십시오.

(21) 약한 신호 회로의 경우 저주파 회로 주위에 전류 회로를 형성하지 마십시오.

(22) 신호에 루프를 형성하지 마십시오.이것이 불가피한 경우 루프 면적을 최대한 작게 만듭니다.

(23) 집적회로당 하나의 디커플링 콘덴서.모든 전해 콘덴서에는 반드시 작은 고주파 바이패스 콘덴서를 넣어야 한다.

(24) 회로에 있는 에너지 저장 콘덴서의 충전과 방전은 전해 콘덴서 대신 대용량 탄탈륨 콘덴서나 ju 냉각 콘덴서를 사용한다.튜브 콘덴서를 사용할 때는 케이스가 접지되어야 한다.