PCB 기술 - PCB 레이어 설계 및 emc 토론

고속 회로 기판의 설계 과정에서 전자기 호환성 설계는 중요한 난점이다.본고는 층수 설계와 층 구조 등 측면에서 어떻게 결합원의 전파 경로를 감소시켜 전도 결합과 복사 결합으로 인한 전자 간섭을 줄이고 전자 호환성을 높일 수 있는지 연구했다.

머리말

전자제품의 많은 신뢰성과 안정성 문제는 모두 전자기 호환성 설계가 좋지 않아 야기된 것이다.흔히 볼 수 있는 문제로는 신호 왜곡, 신호 소음 과다, 작동 중 신호 불안정, 시스템 붕괴 취약, 시스템 환경 간섭 취약, 간섭 방지 능력 저하 등이 있다. 전자기 호환 설계는 설계부터 전자기학 등에 이르기까지 매우 복잡한 기술이다.본고는 일부 계층 설계와 계층 구조의 경험 기교를 토론하여 전자 엔지니어에게 참고를 제공한다.

레이어 구성

PCB 보드 레이어는 주로 전원 레이어, 레이어 및 신호 레이어를 포함하며 레이어 수는 각 레이어의 합계입니다.설계 과정에서 단계는 모든 출처와 장소, 그리고 각종 신호를 조율하고 분류하며 분류를 바탕으로 배치하고 설계하는 것이다.일반적으로 서로 다른 전원은 서로 다른 층으로 나누어야 하고, 서로 다른 접지 평면은 상응하여야 한다.시계 고주파 신호와 같은 다양한 특수 신호는 별도의 설계 레이어가 필요하며 전자 호환성을 높이기 위해 특수 신호를 차단하기 위해 접지 평면을 늘려야합니다.물론 비용도 고려해야 할 요소로서 설계과정에서 전자기호환성과 원가사이에서 균형을 찾아야 한다.

전원 계층 설계의 가장 중요한 고려 사항은 전원 공급 장치의 유형과 양입니다.전원 공급 장치가 하나만 있는 경우 단일 전원 계층을 사용하는 것이 좋습니다.전원 공급 장치에 대한 수요가 높은 상황에서 여러 전원 계층이 서로 다른 계층의 장치에 전원을 공급할 수 있습니다.여러 개의 전원 공급 장치가 있는 경우 여러 개의 전원 계층을 설계하거나 동일한 전원 계층에서 다른 전원 공급 장치를 구분할 수 있습니다.세분화의 전제는 전원 공급 장치 사이에 교차가 없다는 것입니다.교차가 있는 경우 여러 전원 레이어를 설계해야 합니다.

신호층의 설계는 모든 신호의 특성을 고려했다.특수 신호의 계층화와 차단은 제한된 문제이다.일반적으로 그것은 먼저 설계 소프트웨어로 설계한 다음 구체적인 세부 사항에 따라 수정한다.레이어 설계에서는 신호 밀도와 특정 신호의 무결성을 고려해야 합니다.특수 정보의 경우 필요한 경우 접지층을 차폐층으로 설계해야 합니다.

일반적으로 단일 패널 또는 이중 패널은 순수한 비용을 제외하고 설계하는 것이 권장되지 않습니다.단판과 쌍판은 처리가 간단하고 원가가 낮지만 신호밀도가 높고 신호구조가 복잡한 상황에서 례를 들면 고속디지털회로나 아날로그혼합회로는 단판에 전문적인 참고접지층이 없어 환로면적이 커지고 복사가 증강되였다.효과적인 차단이 부족하기 때문에 시스템의 방해 방지 능력도 떨어졌다.

PCB 보드 레이아웃 설계

신호와 레이어를 결정한 후 각 레이어의 레이아웃도 과학적인 설계가 필요합니다.

PCB 보드의 레이아웃 설계는 다음 지침을 따릅니다.

(1) 전원 레이어 평면과 인접한 것은 해당 접지 평면입니다.이러한 설계의 목적은 결합 용량을 형성하고 PCB 보드의 디커플링 용량을 결합하여 출력 평면의 임피던스를 낮추는 동시에 더 넓은 필터 효과를 실현하는 것이다.

(2) 참조 레이어의 선택은 매우 중요합니다.이론적으로 전원층과 지평면은 모두 참고층으로 삼을 수 있지만 지평면은 일반적으로 접지할 수 있기 때문에 차단 효과가 전원층보다 훨씬 좋다.따라서 일반적으로 선택한 지면은 참조 평면으로 사용됩니다.

(3) 두 층에 인접한 핵심 신호는 분할 영역을 통과할 수 없습니다.그렇지 않으면 더 큰 신호 루프가 형성되어 강한 복사와 결합을 초래할 것이다.

(4) 접지 평면의 무결성을 유지하기 위해 접지 평면의 경로설정은 허용되지 않습니다.신호선의 밀도가 너무 높으면 전력 계층의 가장자리에 경로설정하는 것을 고려할 수 있습니다.

(5) 고속신호, 신호, 고주파신호 등 관건신호의 밑층설계에서 신호환로의 경로를 가장 짧게 하고 복사를 가장 적게 한다.

(6) 고속 회로 설계 과정에서 전원의 복사와 전체 시스템에 대한 간섭을 어떻게 처리하는지 고려해야 한다.일반적으로 전원 레이어 평면의 면적은 접지 평면의 면적보다 작아야 접지 평면이 전원을 차단할 수 있습니다.일반적으로 파워 플레인은 용지 플레인보다 두 배 두께의 미디어를 들여써야 합니다.전원 공급 장치 레이어의 스크래치를 줄이려면 미디어의 두께를 최소화합니다.

다중 레이어 인쇄판 레이아웃 설계에 적용되는 일반적인 원칙:

(1) 전원 레이어 평면은 접지 평면에 가깝고 접지 평면 아래에 설계되어야 합니다.

(2) 경로설정 레이어는 전체 금속 평면에 인접하도록 설계되어야 합니다.

(3) 디지털신호와 아날로그신호는 격리설계가 있어야 한다. 우선 디지털신호와 디지털신호가 같은 층에 있지 않도록 해야 한다. 만약 피할수 없다면 아날로그신호와 디지털구역을 사용하여 배선하고 노치 등 방식으로 아날로그신호와 아날로그구역을 격리할수 있다.아날로그와 디지털 전원 공급 장치도 마찬가지입니다.특히 디지털 전원은 방사능이 매우 커서 반드시 격리와 차단을 해야 한다.

(4) 중간층의 인쇄선은 평면파도를 형성하고 표면층의 미대선은 부동한 전송특성을 형성한다.

(5) 시계회로와 고주파회로는 교란과 복사의 주요원천으로서 반드시 분리배치하여 민감한 회로를 멀리해야 한다.

(6) 서로 다른 층에 포함된 잡산전류와 고주파 복사전류가 다르기 때문에 배선할 때 동일시할 수 없다.

결론

계층 수 설계와 계층 레이아웃을 통해 PCB 보드의 전자기 호환성을 크게 향상시킬 수 있습니다.이 층의 설계는 주로 전원층과 접지층, 고주파신호, 특수신호, 민감신호를 고려한다.이 레이어의 레이아웃은 주로 다양한 결합, 접지 및 전원 코드 레이아웃, 시계 및 고속 신호 레이아웃, 아날로그 신호 및 디지털 정보 레이아웃을 고려합니다.