Новости PCB - проектирование проводов на основе технологии электромагнитной совместимости

Multilayer circuit board wiring проектирование PCBmethod based on electromagnetic compatibility technology
Electromagnetic Compatibility (Electro-Magnetic Compatibility, EMC for short) is an emerging comprehensive discipline, which mainly studies electromagnetic interference and anti-interference issues. электромагнитная совместимость означает, что электронное оборудование или система не могут снижать эксплуатационные показатели из - за электромагнитных помех при определенном уровне электромагнитной среды, and the electromagnetic radiation generated by them is not greater than the limited limit level, не влияет на нормальное функционирование других систем. And achieve the goal of non-interference between equipment and equipment, система и система, и надёжно сотрудничать. Electromagnetic interference (EMI) is caused by electromagnetic interference sources transmitting energy to sensitive systems through coupling paths. Она состоит из трех основных форм: проводная проводимость и общая линия земли, and through space radiation or near-field coupling. Практика доказала, что даже если схема схемы правильно спроектирована, печатные платы неправильно спроектированы, it will have an adverse effect on the reliability of electronic equipment. поэтому, ensuring the electromagnetic compatibility of the printed circuit board is the key to the entire system design. This article mainly discusses electromagnetic compatibility Technology and its application in multi-layer printed circuit board (Printed Circuit Board, PCB for short) design. Статья цитируется в Шэньчжэне!

панель PCB Поддержка элементов и элементов схем в электронной продукции. It provides electrical connections between circuit components and devices and is the most basic component of various electronic equipment. теперь, large-scale and very large-scale integrated circuits have been widely used in electronic equipment, плотность монтажа элементов на печатных платах возрастает, and the signal transmission speed is getting faster and faster. Проблема EMC становится все более актуальной. PCB has single-sided board (single-layer board), double-sided board (double-layer board) and multi-layer board. Single and double panels are generally used for low- and medium-density wiring circuits and low-integration circuits, многослойная плата с высокой плотностью монтажа и высокой степенью интеграции. From the perspective of electromagnetic compatibility, односторонняя и двухсторонняя плата не пригодна для высокоскоростных схем. Single-sided and double-sided wiring can no longer meet the requirements of high-performance circuits. развитие многослойных монтажных цепей открывает возможность для решения вышеназванных проблем. The application becomes more and more extensive.

1 Characteristics of multilayer wiring

The PCB is composed of organic and inorganic dielectric materials with a multi-layer structure. соединение между слоями осуществляется через отверстие. The via holes are plated or filled with metal materials to realize electrical signal conduction between the layers. многоярусная проводка широко используется по следующим причинам:

(1) внутри многослойной доски есть специальный слой питания и соединительный пласт. мощный слой можно использовать в качестве контура шумов, чтобы уменьшить помехи; В то же время слой мощности обеспечивает контур для всех сигналов в системе, чтобы устранить помехи в связи с общим сопротивлением. снижает сопротивление линии электропитания и тем самым уменьшает общее сопротивление интерференции.

(2) многослойные пластины применяют специальные пласты, все сигнальные линии имеют специальный заземляющий провод. особенности линии сигнала: сопротивление стабильное, легко согласующееся, уменьшить искажение формы, вызванное рефлексом; В то же время использование специальных сопрягающихся пластов увеличивает емкость распределения между сигнальными и Заземляющими линиями и уменьшает число последовательных помех.

проектирование слоистости печатной платы

2.1 PCB wiring rules

электромагнитная совместимость многослойных схем может основываться на законе Кирхгофа и Законе электромагнитной индукции Фарадея. Согласно закону Кирхгофа, сигнал от источника до нагрузки любого часового поля должен иметь минимальный путь сопротивлений.

многослойная PCB обычно используется для высокоскоростных и высокопроизводительных систем, в которых многослойные слои используются для постоянного (DC) энергоснабжения или наземных опорных линий. Эти плоскости обычно не разделены на сплошные плоскости, поскольку достаточно слоев для питания или заземления, так что не нужно накладывать на один и тот же слой различное напряжение постоянного тока. этот слой будет использоваться в качестве пути возврата тока к сигналу соседней линии передачи. создание низкоомного токового контура является наиболее важной целью EMC в этих плоскостях.

сигнальный слой распределен между базовым физическим слоем, может быть симметричной лентой или несимметричной лентой. в качестве примера можно привести 12 слоёв, описывающих структуру и схему многослойных пластин. иерархическая структура - Т - С - С - С - С - С - С - С - С - С - п - б, т - верхний уровень, п - базовый уровень и с - сигнальный уровень. "Б" - самый нижний этаж. с верхнего этажа – первый, второй и двенадцатый. верхние и нижние слои используются в качестве прокладки для компонентов. сигнал не должен передаваться слишком долго между верхним и нижним слоями, с тем чтобы уменьшить прямую радиацию следов. несовместимые сигнальные линии должны быть отделены друг от друга. Цель заключается в том, чтобы избежать вмешательства в связь между собой. высокочастотные и низкие частоты, большие и малые Токи, цифровые и аналоговые сигнальные линии несовместимы. в компоновке компонентов несовместимые компоненты должны помещаться в разных местах на печатных платах. схема линии сигнала по - прежнему необходима. Осторожно, изолируйте их. при проектировании следует обратить внимание на следующие три вопроса:

1) определить, какой опорный уровень будет содержать несколько областей питания с различным напряжением постоянного тока. Если предположить, что на 11 - м этаже имеется несколько напряжений постоянного тока, то это означает, что конструкторы должны как можно дальше удерживать высокоскоростные сигналы от 10 - го и нижнего слоев, поскольку ток обратного тока не может течь по базовому уровню выше 10 - го уровня, а также зашивать конденсаторы. 5, 7 и 9 - й эшелон сигнализации. линия важного следа должна быть, насколько это возможно, расположена в одном направлении, чтобы оптимизировать количество возможных каналов на слое. линии сигнала, распределенные на различных слоях, должны быть перпендикулярными друг с другом, что позволит уменьшить помехи связи между линейными и магнитными полями. Третий и седьмой этажи могут быть построены как траектория "восток - запад", а пятый и девятый этажи - как линия "Север - Юг". слой маршрутизации зависит от того, куда он направляется.

(2) во время высокоскоростной сигнальной проводки пласты меняются, а различные слои используются для автономной проводки, с тем чтобы ток обратного тока, по мере необходимости, переходил из опорной плоскости в новую опорную плоскость. Это было сделано для того, чтобы уменьшить площадь контура сигнала, уменьшить излучение дифференциального тока в контуре и облучать ток в симболическом режиме. кольцевая радиация прямо пропорциональна силе тока и площади контура. По сути дела, лучше всего было бы не возвращать ток, чтобы изменить базовую поверхность, а просто перейти с одной стороны на другую. например, комбинация сигнальных слоёв может использоваться в качестве пары сигналов: третий и пятый, пятый и седьмой, седьмой и девятый, что позволяет формировать комбинации линий электропередач между Востоком и западом и Севером. Однако не следует использовать комбинацию третьего и девятого уровней, поскольку для этого требуется обратный ток от четвертого к восьмому. Хотя конденсаторы развязки могут располагаться вблизи проходного отверстия, в ВЧ - диапазоне конденсаторы бесполезны из - за присутствия проводов и индуктивности проходного отверстия. Эта проводка увеличивает площадь сигнального контура, что не способствует уменьшению электрического излучения.

3) выбор постоянного напряжения в базовом плоском слое. В данном случае, учитывая быстрые темпы обработки сигналов внутри процессора, на опорных пунктах питания / заземления имеются значительные шумы. Поэтому важно, чтобы процессоры имели такое же постоянное напряжение, как и в случае с развязывающими конденсаторами, и чтобы эти конденсаторы использовались как можно более эффективно. оптимальным способом снижения индуктивности этих элементов является подключение как можно более коротких и широких каналов записи, а также создание кратчайших и толстых отверстий.

если второй слой разделен на "землю", а четвертый - на энергию процессора, то перерывы должны быть как можно короче верхнего слоя процессора и развязывающего конденсатора. остаточное пространство, растянутое на дно платы, не содержит каких - либо важных токов и не имеет антенного эффекта на короткое расстояние. В таблице 1 приводятся ссылки на конструкцию укладки.

2.2 правила 20 - H и 3 - W

In the electromagnetic compatibility design of the multilayer панель PCB, there are two basic principles to determine the distance between the power layer of the multilayer board and the edge and to solve the distance between the printed strips: 20-H rule and 3-W rule.

принцип 20 - H: из - за связи между потоком, RF current usually exists at the edge of the power plane. Эта межслойная связь называется краевым эффектом. When high-speed digital logic and clock signals are used, динамическая поверхность будет взаимодействовать. Couple the RF current, Как показано на диаграмме 1. In order to reduce this effect, the physical size of the power plane should be at least 20H smaller than the physical size closest to the ground plane (H is the distance between the power plane and the ground plane). краевой эффект питания обычно происходит около 10 часов, 20H When about 10% of the magnetic flux is blocked, если вы хотите довести до 98% поток заблокирован, you need a 100% boundary value, Как показано на диаграмме 1. The 20-H rule determines the physical distance between the power plane and the nearest ground plane. расстояние включает толщину меди, pre-filling, изоляционный слой. Using 20-H can increase the resonant frequency of the PCB itself.
3 - W правило: когда расстояние между двумя линиями печати составляет несколько часов, electromagnetic crosstalk will occur between the two lines, это приведет к сбоям в цепи корреляции. во избежание таких помех, keep any line spacing not less than 3 times the printing Line width, То есть, not less than 3W (W is the printed line width). ширина линии печати зависит от требований линейного импеданса. чрезмерная ширина влияет на плотность монтажа, and too narrow will affect the integrity and strength of the signal transmitted to the terminal. монтаж часовой цепи, differential pairs, А я/O ports are all basic application objects of the 3-W principle. принцип 3 - W представляет собой только граница магнитного потока с затуханием переходного потока на 70%. If the requirements are higher, например, граница электромагнитного потока, где энергия последовательного возмущения падает до 98%, the interval of 10W must be adopted.

2.3 расположение заземления

сначала, we must establish the concept of distributed parameters. если частота выше, any metal wire must be regarded as a device composed of resistance and inductance. поэтому, the grounding lead has a certain impedance and constitutes an electrical loop. заземление в одной точке или в нескольких точках, для того чтобы попасть на землю или на каркас. A typical printed line with a length of 25mm will show approximately 15-20nH inductance. наличие распределенной емкости, a resonant circuit will be formed between the ground plate and the equipment rack. Следующий, when the ground current flows through the ground line, Он производит эффект линии передачи и антенны. когда длина линии равна 1/длина волны 4, it shows a high impedance, заземление фактически является разомкнутым, and the grounding wire becomes an antenna radiating outward instead. наконец, the grounding plate is filled with eddy currents formed by high-frequency currents and disturbances. поэтому, many loops are formed between grounding points. The diameter of these loops (or distance between grounding points) should be less than 1/20 of the wavelength of the highest frequency. Выбор правильного оборудования является важным фактором успеха проектирования. особенно при выборе логического устройства, try to choose a logic device with a rise time longer than 5ns. не нужно выбирать логическое устройство.

2.4 расположение линий электропитания

для многослойных плит, слоистые пласты используются для питания. характеристическое сопротивление этой конструкции гораздо меньше, чем характеристическое сопротивление орбитальной пары, характеристическое сопротивление которой может быть меньше 1 Омега. эта конструкция имеет определённую емкость, которая не требует увеличения емкости высокочастотной развязки рядом с каждым интегральным чипом. даже в тех случаях, когда емкость конденсатора является недостаточной, он не должен быть добавлен к интегральному Чипу, если требуется внешняя развязка, а может быть добавлен в любое место на печатной доске. Интегрированные чипы могут быть подключены через металлизированные отверстия непосредственно к слою питания и к коллектору, поэтому контур питания всегда является минимальным. так как принцип "ток всегда проходит по минимальному пути сопротивлений", высокочастотный поток на земле всегда приближается к орбите, если только нет препятствий, блокирующих землю, поэтому цепь сигнализации всегда минимальна. можно увидеть, что слоистая структура источника питания по сравнению с орбитальным питанием имеет преимущество простой и гибкой схемы и хорошей электромагнитной совместимости.