Новости PCB - контроль эмиссии EMI через проектирование слоистой упаковки PCB

Роль технологии наложения электромагнитных помех в проектировании PCB.

есть много способов решить проблемы с Эми. современные методы подавления EMI включают: использование защитного покрытия EMI, Выбор подходящего компонента для подавления EMI и эмуляцию EMI. В настоящем документе, начиная с базовой схемы PCB, обсуждается роль и дизайн иерархии PCB для контроля эмиссии EMI.

Power bus

Properly placing capacitors of appropriate capacity near the power supply pins of the IC can make the IC output voltage jump faster. Однако, the problem does not end here. из - за ограниченной частотной чувствительности конденсатора, the capacitor cannot generate the harmonic power required to drive the IC output cleanly in the full frequency band. Кроме того, the transient voltage formed on the power bus will form a voltage drop across the inductance of the decoupling path, Эти переходные напряжения являются основным источником помех EMI. How should we solve these problems?

Что касается IC на наших схемах, то слой электропитания вокруг IC можно считать отличным высокочастотным конденсатором, который собирает часть энергии рассеянного конденсатора, чтобы обеспечить высокочастотный выход. Кроме того, индуктивность слоя хорошей мощности должна быть меньше, поэтому переходные сигналы, синтезируемые индуктивностью, также меньше, что снижает общую модель EMI.

Конечно, связь между слоем электропитания и пяткой электропитания IC должна быть как можно более короткой, так как цифровой сигнал поднимается все быстрее и лучше прямо подключиться к электрической катушке, где находится цоколь питания IC. Это требует отдельного обсуждения.

чтобы контролировать симулятор EMI, панель электропитания должна способствовать развязке и иметь достаточно низкий уровень индуктивности. Этот силовой самолет должен быть парой хорошо сконструированных энергетических самолетов. Кто - нибудь может спросить, насколько хорошо, черт возьми? ответ на этот вопрос зависит от расслоения источника, межслойного материала и частоты работы (т.е. от функции IC в период подъема). как правило, интервал между слоем питания составляет 6 мил, промежуточный слой - материал FR4, эквивалентная емкость на один квадратный дюйм электрического слоя составляет около 75 pf. Очевидно, чем меньше расстояние между слоями, тем больше емкость.

количество деталей в период подъема от 100 до 300 ПС невелико, но при нынешних темпах развития IC на приборах от 100 до 300 ПС будет приходиться значительная доля времени подъема. для цепи со временем подъема от 100 до 300ps расстояние между 3mil слоями больше не будет применяться к большинству приложений. В то время необходимо было использовать технологии стратификации с интервалом менее 1 миллиметра и заменить материал FR4 материалами с высокой диэлектрической проницаемостью. Теперь керамика и керамика пластика могут удовлетворить требования дизайна схемы 100 - 300 ПС время подъема.

Хотя в будущем могут использоваться новые материалы и новые методы, для обычных сегодня 1 - 3 НС цепи времени подъема, 3 - 6 mil интервалов между слоями и FR4 диэлектрика, как правило, достаточно, чтобы обрабатывать высокие гармоники и обеспечивать достаточно низкий уровень переходных сигналов, т.е. В данном документе приведен пример конструкции слоистой упаковки PCB, которая предполагает, что интервал между слоями составляет от 3 до 6 мил.

электромагнитная защита

с точки зрения сопровождения сигналов, хорошая стратификационная стратегия должна состоять в том, чтобы установить слежение за всеми сигналами на одном или нескольких уровнях, которые плотно соприкасаются с силовыми или поверхностными слоями. для питания хорошая стратификационная стратегия должна заключаться в том, чтобы слой питания был смещен с поверхностным слоем и чтобы расстояние между слоем питания и наземным слоем было как можно меньше. Это то, что мы называем "стратификацией".

сборка PCB

Какие правила упаковки помогают экранировать и подавлять EMI? The following layered stacking scheme assumes that the power supply current flows on a single layer, разная графитовая носовая летательного аппарата с распределением одиночного напряжения или нескольких напряжений в одном и том же слое. The case of multiple уровень питания will be discussed later.

четырехслойная фанера

У этой системы есть несколько потенциальных проблем четырехслойная фанера design. сначала, the traditional four-layer board with a thickness of 62 mils, Даже если сигнальный слой снаружи, and the power and поверхность земли layers are on the inner layer, расстояние между слоем питания и наземным слоем остается слишком большим.

Если требование себестоимости является первым, вы можете рассмотреть два традиционных варианта замены 4 слоем. Оба решения могут повысить эффективность EMI - подавления, но они применяются только в тех случаях, когда элементы на платы достаточно низки по плотности и вокруг них достаточно много площадей (для укладки требуемого слоя питания).

первый вариант является предпочтительным решением. The outer layers of the панель PCB земной слой, and the middle two layers are сигнал/power layers. питание на сигнальном слое осуществляется широкополосной проводкой, which can make the path impedance of the power supply current low, сопротивление траектории сигнала также очень низкое. From the perspective of EMI control, Это лучшая структура на 4 - м этаже PCB. In the second scheme, внешний источник питания и заземление, and the middle two layers use сигналs. & традиционный четырехслойная фанера, the improvement is smaller, межслойное сопротивление равно традиционному сопротивлению четырехслойная фанера.

If you want to control the trace impedance, Вышеописанная схема укладки должна быть очень осторожна, чтобы установить следы под силовыми установками и заземленным медным островом. Кроме того, медные острова на электропитании или в наземном слое должны, насколько это возможно, быть соединены для обеспечения постоянного и низкочастотного соединения.

шестислойная фанера

Если плотность компонента на плоскости четырехслойная фанера is relatively high, a шестислойная фанера is best. Однако, some stacking schemes in the шестислойная фанера проектируемый недостаточно для защиты электромагнитного поля, and have little effect on the reduction of the transient сигнал of the power bus. Ниже рассматриваются два примера.

В первом примере питание и заземление расположены соответственно на втором и пятом этажах. из - за высокого медного импеданса питания контроль над симболическим излучением EMI крайне затруднен. Однако с точки зрения контроля сигнального импеданса такой подход является весьма правильным.

Во втором примере питание и заземление расположены соответственно на третьем и четвертом этажах. этот проект решает вопрос о медном импедансе питания. из - за плохих характеристик электромагнитных экранов на первом и шестом этажах Эми добавляются к дифференциальным модулям. если две внешние линии сигнала меньше и длина линии следа коротка (меньше 1 / 20 гармонической длины волны сигнала), то эта конструкция может решить проблему дифференциальных мод EMI. Заполните поверхность без деталей и следов участками меди и заземлите медную область (с интервалом в 1 / 20 длины волны), что особенно эффективно с точки зрения подавления отклонений модели EMI. Как отмечалось выше, медная зона должна быть соединена с внутренней плоскостью приземления в нескольких точках.

как правило, при проектировании 6 слоёв с высокой характеристикой первый и шестой этажи используются как наслаиваемые пласты, третий и четвертый этажи используются для питания и заземления. поскольку между слоем электропитания и слоем соприкосновения имеются две двухслойные линии микрополосной сигнализации, EMI имеет хорошую возможность подавления. недостатком этого дизайна было лишь два слоя маршрута. Как отмечалось выше, в тех случаях, когда внешние следы являются короткими, а медь помещается в безследственную зону, то для достижения такого же уровня упаковки можно использовать традиционные 6 - слоистые пластины.

Другая схема из шести слоёв - Это сигнализация, земля, сигнал, источник питания, земля и сигнал. можно создать условия, необходимые для проектирования полноты высококачественных сигналов. сигнальный слой прилегает к наземному слою, а уровень электропитания - к наземному слою. Очевидно, недостатком является несбалансированность напластования.

это обычно создает проблемы для обрабатывающей промышленности. решить эту проблему можно, заполнив все пробелы на третьем этаже медью. После наполнения меди, если плотность меди на третьем этаже приближается к слою питания или к пласту, то плата не может быть строго засчитывается в схему структурного равновесия. заполненная медью область должна быть подключена к питанию или заземлена. расстояние между отверстиями по - прежнему составляет 1 / 20 длины волны, которая может не быть связана везде, но должна быть соединена в идеальном случае.

10 - слоистая плита

Since the insulating isolation layer between the multilayer boards is very thin, сопротивление между 10 или 12 слоями платы очень низкое. As long as there is no problem with the layering and stacking, можно ожидать хорошей целостности сигнала. It is more difficult to manufacture 12-layer boards with a thickness of 62mil, мало производителей может обработать 12 - слойные платы.

поскольку между сигнальным слоем и кольцевым слоем всегда есть изолирующий слой, в проектировании 10 - этажной платы, распределение промежуточного 6 - го слоя для маршрутизации линии сигнала не является лучшим решением. Кроме того, важно, чтобы сигнальный слой был смещен с кольцевым слоем, т.е.

Проект обеспечивает хороший канал для сигнального тока и тока в цепи. правильная стратегия монтажа проводов заключается в проводке по X - направлению на первом этаже, проводке по Y - направлению на третьем этаже, проводке по X - направлению на четвертом этаже и так далее. интуитивно взглянув на маршрутизацию, первый и третий этажи представляют собой комбинацию слоёв, четвёртый и седьмой - комбинацию слоёв, а восьмой и десятый - последнюю. когда необходимо изменить направление монтажа, сигнальная линия на первом этаже должна пройти через "сквозное отверстие" на третий этаж, а затем изменить направление. На самом деле это может и не всегда возможно, но, как концепция дизайна, ее необходимо придерживаться как можно больше.

Точно так же, когда маршрут сигнала меняется, он должен пройти через отверстие с 8 - го и 10 - го этажа или с 4 - го этажа до 7 - го этажа. Эта проводка обеспечивает наиболее тесную связь между линией сигнала и кольцом. например, если сигнал маршрутизируется на первом этаже, а кольцевая дорога - на втором и только на втором, то сигнал на первом этаже передается через "сквозное отверстие" на третий этаж. контур по - прежнему находится на втором этаже для поддержания низкой индуктивности, большой емкости и хорошей электромагнитной защиты.

А что, если это не так? например, сигнальные линии на первом этаже достигают десятого этажа через отверстие пропускания. при этом сигнал контура должен быть найден на 9 - м этаже, а ток контура должен найти ближайший заземляющий канал (например, заземляющий штырь резистора или конденсатора). если рядом есть такой канал, тебе повезло. Без такого пропускания индуктивность увеличится, емкость уменьшится, а электромагнитные помехи определенно возрастут.

когда сигнальная линия проходит через отверстие, чтобы отойти от нынешней пары проводов к другим слоям электропроводки, заземление должно быть установлено вблизи проходного отверстия, с тем чтобы кольцевая сигнализация могла успешно вернуться в соответствующий коллектор. 5 - й или 6 - й этажи), поскольку между слоем электропитания и поверхностным слоем существует хорошая емкостная связь, а сигнал легко передается.

многоуровневое проектирование

If the two power layers of the same voltage source need to output large currents, the circuit board should be laid out into two sets of power layers and поверхность земли layers. In this case, an insulating layer is placed between each pair of power and поверхность земли layers. In this way, У нас есть две пары сопротивлений, которые разделяют ожидаемый ток. Если нагромождение слоя мощности приводит к неодинаковому сопротивлению, неравномерность распределения, the transient voltage will be much larger, EMI будет расти.

если на платке есть несколько значений напряжения питания, то требуется соответствующий слой питания. Запомните, что Создайте свою пару источников энергии и соединяйте пласты. В обоих случаях, при определении положения пары энергоносителей и прилегающей пласты на платы цепи, помните требования изготовителя к сбалансированной конструкции.

The above is the introduction of controlling EMI radiation through PCB layered stacking design. Ipcb также предоставляет Производители PCB and PCB manufacturing technology