Дизайн PCB - ПХБ - антиинтерференционное проектирование

1 Введение

Электромагнитная совместимость EMC - это способность электронной системы нормально работать в соответствии с требованиями конструкции в заданной электромагнитной среде. Электронные системы испытывают электромагнитные помехи не только от излучения электрического и магнитного полей, но и от общего сопротивления линии, комбинации проводов и структуры схемы. При разработке и проектировании схем мы также хотим, чтобы печатные платы были как можно менее уязвимы для внешних помех и как можно меньше мешали другим электронным системам. Существует много факторов, влияющих на помехоустойчивость печатной пластины, включая толщину медной фольги, ширину и длину печатного провода и последовательные помехи между соседними проводами, рациональность расположения элементов внутри пластины и общее сопротивление проводов. Электромагнитные поля, создаваемые проводами и компонентами в пространстве.

Первоочередной задачей при проектировании печатных плат является анализ цепей и определение ключевых цепей. Цель состоит в том, чтобы определить, какие схемы являются источниками помех, а какие чувствительными, и выяснить, какие пути могут использоваться источниками помех для вмешательства в чувствительные схемы. В аналоговых схемах низкоуровневые аналоговые схемы обычно являются чувствительными, а усилители мощности обычно являются источниками помех. Когда рабочая частота низкая, источник помех в основном мешает чувствительным схемам через соединение между трубами; Когда рабочая частота высока, источник помех в основном мешает чувствительным схемам через электромагнитное излучение. В цифровых схемах высокоскоростные повторяющиеся сигналы, такие как сигналы часов, сигналы шины и т. Д., Его частотная составляющая богата и является крупнейшим источником помех, часто представляет угрозу для чувствительных схем. Схемы сброса, схемы прерывания и т. Д. Это чувствительные схемы, подверженные пиковым помехам, поэтому цифровые схемы не могут нормально работать. Входная / выходная цепь (1 / 0), связанная с внешним миром, также заслуживает особого внимания. Если схема UO приближается к источнику помех, такому как часовая линия, ненужная высокочастотная энергия интегрируется в выходную линию, а шум на линии мешает чувствительным схемам вблизи кабеля через излучение или проводимость.

На основе полного анализа схемы и определения ключевых схем схема должна быть правильно размещена на печатной плате. Для цифровых схем высокоскоростные схемы (например, тактовые схемы, высокоскоростные логические схемы и т. Д.), средне - и низкоскоростные логические схемы, схемы UO должны быть расположены в разных областях, а источники помех и чувствительные схемы должны быть как можно более пространственно разделены, чтобы источники помех могли быть разделены. Значительно уменьшаются радиационные помехи чувствительным схемам.

2 Дизайн антиинтерференционных панелей

Антиинтерференционная конструкция пластины PCB предназначена для уменьшения помех между электромагнитным излучением пластины PCB и цепью на пластине PCB. Кроме того, конструкция заземления PCB напрямую влияет на излучение конформного напряжения 1 / 0 кабеля. Поэтому антиинтерференционная конструкция PCB имеет большое значение для снижения электромагнитного информационного излучения системы.

2.1 Дизайн PCB

Плотность печатных плат (PCB) становится все выше и выше, а качество конструкции PCB оказывает большое влияние на способность противостоять помехам, поэтому компоновка PCB занимает очень важное место в дизайне.

Требования к расположению специальных компонентов:

Чем короче соединение между высокочастотными элементами, тем лучше и свести к минимуму электромагнитные помехи между ними; Уязвимые компоненты не должны быть слишком близки; Входные и выходные компоненты должны быть как можно дальше;

Некоторые компоненты имеют более высокий потенциал, поэтому расстояние между ними должно быть увеличено, чтобы уменьшить комбинированное излучение. Особое внимание следует уделить рациональности компоновки высоковольтных элементов;

Тепловые элементы должны находиться вдали от нагревательных элементов;

4. Растворные конденсаторы должны быть близко к выходу питания чипа;

5. Компоновка регулируемых элементов, таких как потенциометры, регулируемые индуктивные катушки, переменные конденсаторы, микропереключатели и т.д., должна быть размещена в легко настраиваемом положении по требованию;

6. Местоположение отверстия для размещения печатной пластины и неподвижной опоры должно быть зарезервировано.

Общие требования к расположению компонентов:

Поместите компоненты каждого функционального элемента схемы в соответствии с процессом схемы, чтобы поток сигнала был как можно более последовательным;

2. Расположение вокруг основных компонентов каждой функциональной схемы, сосредоточенных вокруг них. Компоненты должны быть равномерно и аккуратно расположены на ПХД, чтобы свести к минимуму и сократить количество проводов и соединений между компонентами;

Для схем, работающих на высоких частотах, следует учитывать помехи между элементами. Как правило, компоненты должны быть расположены, насколько это возможно, параллельно, чтобы облегчить проводку;

Выходное расстояние PCB от края платы, как правило, не менее 80 футов. Лучшая форма платы - прямоугольник. Соотношение сторон 3: 2 или 4: 30.

2.2 Дизайн PCB

Плотность проводки PCB увеличивается, поэтому конструкция проводки PCB особенно важна.

Четырехслойный слой линии электропитания должен быть как можно ближе к земному слою, чтобы получить минимальное сопротивление электропитания. Вверх - вниз по очереди: сигнальные линии, заземленные линии, линии электропитания, сигнальные линии. Учитывая электромагнитную совместимость, лучшая шестислойная пластина сверху вниз: сигнальная линия, заземление, сигнальная линия, линия питания, заземление, линия сигнала;

Линия часов должна быть примыкающей к заземлению, ширина линии должна быть как можно больше, а ширина линии каждой линии должна быть одинаковой;

Сигнальный слой, примыкающий к наземной линии, имеет высокоскоростную цифровую линию сигнала и низкоуровневую аналоговую линию сигнала, а более дальний слой имеет низкоскоростную линию сигнала и высокоуровневую аналоговую линию сигнала;

По возможности следует избегать проводов входных и выходных зажимов, избегать параллельных соединений и избегать обратной связи;

Изгиб печатных проводов обычно имеет тупой угол 135 градусов;

Ширина линий электропитания и заземления должна быть максимально увеличена, а ширина проводки устройств с интервалом между выводами 0,5 мм не должна быть меньше 12 миль;

Ширина линии сигнала универсальной цифровой схемы составляет 8,il - 10nul, а интервал - 6mi1 - 8mil;

8. Выводы для деизлучающих конденсаторов не должны быть слишком длинными, особенно для высокочастотных шунтирующих конденсаторов;

9. Цифровые и аналоговые поля на гибридных сигнальных платах отделены друг от друга. Если проводка проходит через изолированный промежуток, электромагнитное излучение и помехи сигнала резко возрастут, что приведет к проблемам с электромагнитной совместимостью. Поэтому конструкция PCB обычно использует единый метод заземления, компоновки и проводки, через цифровые и аналоговые схемы;

10. Для некоторых высокоскоростных сигналов для уменьшения электромагнитного излучения может использоваться дифференциальная проводка.

4 Заключение

Многоуровневая печатная пластина обладает уникальными антиинтерференционными свойствами. По мере развития крупномасштабных интегральных схем и сверхкрупных интегральных схем люди будут все чаще использовать многослойные печатные платы. В современных электронных системах, с увеличением частоты часов и улучшением интеграции чипов, рациональность и надежность дизайна PCB становятся все более важными. При проектировании необходимо анализировать конкретные проблемы, чтобы получить высококачественный дизайн PCB.