Дизайн PCB - Как сделать дизайн PCB, чтобы сделать EMC более эффективным?

В PCB EMC Design Committee первое, что касается настройки слоя; Слои одной пластины состоят из количества силовых, заземленных и сигнальных слоев; В дизайне EMC продукта, помимо выбора компонентов и проектирования схемы, хороший дизайн PCB также является очень важным фактором.

Ключом к проектированию EMC PCB является минимизация площади обратного потока, так что путь обратного потока движется в направлении, которое мы разработали. Дизайн слоя является основой PCB. Как сконструировать PCB, чтобы сделать EMC PCB более эффективным?

Идеи проектирования уровня PCB:

В основе концепции проектирования PCB - стека EMC лежит рациональное планирование пути возврата сигнала, минимизирующее площадь возврата сигнала от однопластинного отражателя, тем самым компенсирующее или минимизирующее магнитный поток.

1. Однопанельный зеркальный слой

Зеркальный слой представляет собой полностью покрытый медью плоский слой (силовой слой, заземленный слой), прилегающий к сигнальному слою внутри PCB. Основные функции заключаются в следующем:

(1) Уменьшение шума возврата: зеркальный слой может обеспечить путь с низким сопротивлением для возвращения сигнального слоя, особенно когда в распределительной системе есть большой ток, эффект зеркального слоя более очевиден.

(2) Уменьшение ЭМИ: наличие зеркального слоя уменьшает площадь замкнутого кольца, образованного сигналом и обратным током, уменьшает ЭМИ;

(3) Уменьшение последовательных помех: это помогает контролировать проблему последовательных помех между строками сигнала в высокоскоростных цифровых схемах. Изменяя высоту сигнальной линии от зеркального слоя, можно управлять последовательными помехами между сигнальными линиями. Чем меньше высота, тем меньше помеха;

(4) Управление сопротивлением, чтобы предотвратить отражение сигнала.

2. Выбор зеркального слоя

(1) плоскость питания и заземления может использоваться в качестве эталонной плоскости, имеет определенный защитный эффект на внутреннюю проводку;

(2) Относительно плоскость мощности имеет более высокое характеристическое сопротивление и имеет большую разность потенциалов с эталонным уровнем, а высокочастотные помехи на плоскости мощности относительно велики;

(3) С точки зрения экранирования плоскость заземления обычно заземлена и используется в качестве эталонной точки опорного уровня, эффект экранирования намного лучше, чем плоскость питания;

(4) При выборе опорной плоскости предпочтение следует отдавать плоскости земли, а затем плоскости питания.

Принцип устранения магнитного потока:

Согласно уравнению Максвелла, независимо от того, является ли промежуточная область вакуумом или физическим веществом, все электрические и магнитные взаимодействия между дискретными заряженными телами или токами передаются через промежуточную область между ними. В PCB магнитный поток всегда распространяется по линии передачи. Если обратный путь RF параллельн соответствующему пути сигнала, то магнитный поток на пути возврата и поток света на пути сигнала находятся в противоположном направлении, и они накладываются друг на друга. Получен эффект устранения магнитного потока.

Сущность устранения магнитного потока заключается в контроле пути возврата сигнала

Когда сигнальный слой примыкает к пласту, как использовать правило правой руки, чтобы объяснить эффект устранения магнитного потока, объясните это следующим образом:

(1) Когда ток течет через провод, вокруг провода возникает магнитное поле, направление которого определяется правилами правой руки.

(2) Когда два параллельных провода приближаются друг к другу, как показано на рисунке ниже, ток из одного провода течет, а ток из другого течет. Если ток, протекающий через эти два провода, является соответственно сигнальным током. По сравнению с его обратным током эти два тока равны по размеру и направлению в противоположном направлении, Таким образом, их магнитные поля равны по размеру и направлены в противоположном направлении, поэтому они могут компенсировать друг друга.

5. Примеры шестислойного дизайна

Для шестислойной пластины приоритет отдается варианту 3;

Анализ:

(1) Поскольку сигнальный слой примыкает к референтной плоскости обратного потока, а S1, S2 и S3 - к плоскости, он имеет оптимальный эффект устранения магнитного потока. Предпочтительным является кабельный слой S2, за которым следуют S3 и S1.

(2) Плоскость мощности граничит с плоскостью GND, расстояние между плоскостями очень мало, с оптимальным эффектом устранения магнитного потока и сопротивлением плоскости низкой мощности.

(3) Основной источник питания и соответствующее заземление расположены на 4 - м и 5 - м уровнях. При настройке толщины слоя увеличивается расстояние между S2 - P и уменьшается расстояние между P - G2 (соответственно уменьшается расстояние между слоями G1 - S2). Интервал) для уменьшения сопротивления плоскости мощности и уменьшения влияния мощности на S2.

2. Вариант 1 может быть использован в тех случаях, когда требования к затратам являются более высокими;

Анализ:

(1) Используя эту структуру, S1 и S2 приближаются к плоскости Земли, так как сигнальный слой граничит с референтной плоскостью обратного потока, что имеет наилучший эффект устранения магнитного потока;

(2) Поскольку плоскость питания достигает плоскости GND через S3 и S2, эффект устранения магнитного потока хуже, а сопротивление плоскости питания выше;

(3) Предпочтительными являются кабельные слои S1 и S2, за которыми следуют S3 и S4.

3. Для шестислойной пластины, вариант 4

Анализ:

Для локальных и малых сигналов, требующих большего, вариант 4 более подходит, чем вариант 3. Может обеспечить отличный кабельный слой S2.

Худший эффект EMC, вариант 2

Анализ:

В этой структуре S1 и S2 соседствуют, S3 и S4 соседствуют, а S3 и S4 не соседствуют с плоскостью заземления, и эффект устранения магнитного потока хуже.

6. Резюме

Конкретные принципы проектирования уровня PCB:

(1) поверхность элемента PCB и сварная поверхность являются полными плоскостями заземления (экранами);

(2) Старайтесь избегать непосредственного соседства двух сигнальных слоев;

(3) Все сигнальные слои расположены как можно ближе к плоскости Земли;

(4) Слой проводки ключевых сигналов, таких как высокочастотные, высокоскоростные, часовые и другие, должен иметь соседний заземленный слой.