PCB Блог - Технология управления EMI при проектировании PCB цифровых схем

Принцип генерации и подавления EMI ЭМИ в конструкции печатных плат вызван источником электромагнитных помех, который передает энергию в чувствительную систему по пути связи. Он включает в себя три основные формы: проводимость через провода или общее заземление, излучение через пространство или связь через ближнее поле. Вред ЭМИ проявляется в снижении качества передаваемых сигналов, помехах или даже повреждениях цепи или оборудования, которые не позволяют устройству соответствовать техническим показателям, установленным стандартом электромагнитной совместимости. Чтобы подавить ЭМИ, конструкция ЭМИ цифровых схем должна осуществляться в соответствии со следующими принципами: 1.1 В соответствии с соответствующими техническими спецификациями ЭМС / ЭМИ индикатор должен быть разбит на одноплатную схему для иерархического управления. 1.2 Управление осуществляется из трех элементов: источника помех ЭМИ, пути энергетической связи и чувствительной системы, Сделайте схему с плоской частотной реакцией, чтобы обеспечить нормальную и стабильную работу схемы. 1.3 Начиная с конструкции передней части устройства, обратите внимание на конструкцию EMC / EMI, чтобы снизить затраты на проектирование.

Технология управления EMI для плат PCB цифровых схем должна анализировать конкретные проблемы при работе с различными формами EMI. При проектировании плат PCB для цифровых схем управление EMI может осуществляться по нескольким аспектам. 2.1 Выбор устройства при проектировании EMI начинается с учета скорости выбранного устройства. Любая схема, которая заменяет устройство с временем подъема 5ns устройством с временем подъема 2.5ns, увеличивает EMI примерно в четыре раза. Интенсивность излучения EMI пропорциональна квадрату частоты, также известной как пропускная способность передачи EMI, которая является функцией времени подъема сигнала, а не функции частоты сигнала: fknee = 0,35 / tr (где tr является временем подъема сигнала устройства). Этот тип излучения EMI имеет частотный диапазон от 30 МГц до нескольких ГГц, и в этом диапазоне длина волны настолько коротка, что очень короткая проводка на монтажной плате также может быть передающей антенной. Когда EMI высок, схема может легко потерять нормальную функцию. Поэтому при выборе устройства, при условии обеспечения требований к производительности схемы, следует по возможности использовать низкоскоростные чипы и использовать подходящие приводные / приемные схемы. Кроме того, поскольку вывод устройства имеет паразитную индуктивность и паразитную емкость, в высокоскоростной конструкции нельзя игнорировать влияние формы упаковки устройства на сигнал, поскольку он также является важным фактором в производстве излучения EMI. Как правило, паразитические параметры SMD - устройств меньше, чем у модульных устройств, а паразитические параметры упаковки BGA меньше, чем у упаковки QFP. Выбор разъема 2.2 и определение разъема сигнала являются ключевыми звеньями в высокоскоростной передаче сигнала, а также слабыми звеньями, которые легко генерируют EMI. В конструкции клеммы разъема можно разместить больше заземленных выводов, чтобы уменьшить расстояние между сигналом и землей, уменьшить площадь эффективного кольца сигнала, генерирующего излучение в разъеме, и обеспечить путь возвращения с низким сопротивлением. При необходимости рассмотрим возможность изоляции некоторых ключевых сигналов с помощью заземленных штырей. 2.3 Ламинирование конструкции, если позволяют затраты, увеличивает количество заземленных слоев и помещает сигнальные слои рядом с заземленными слоями, уменьшая излучение ЭМИ. Для высокоскоростных PCB - панелей, питание и плоскость заземления тесно связаны, чтобы уменьшить сопротивление питания, тем самым уменьшая EMI. Разумная компоновка 2.4 в зависимости от тока сигнала может уменьшить помехи между сигналами. Правильное расположение является ключом к контролю EMI. Основной принцип компоновки: (1) аналоговые сигналы подвержены помехам цифровых сигналов, аналоговые схемы должны быть отделены от цифровых; (2) Линия часов является основным источником помех и излучения, поэтому держитесь подальше от чувствительных цепей и держите линию часов короткой; (3) В центральной области пластины следует по возможности избегать использования схем с высоким током и энергопотреблением, принимая во внимание воздействие тепла и излучения; (4) Соединители должны быть расположены, насколько это возможно, на одной стороне пластины и вдали от высокочастотных схем; (5) Входная / выходная цепь находится вблизи соответствующего соединителя, а развязывающий конденсатор - вблизи соответствующего штыря питания; (6) Полностью учитывать осуществимость компоновки разделения мощности, многомощные устройства должны быть размещены через границы зоны разделения мощности, эффективно уменьшая влияние плоского разделения на EMI; (7) плоскость обратного тока (путь) не делится. 2.5 проводка (1) управление сопротивлением: высокоскоростная сигнальная линия будет демонстрировать характеристики линии передачи и требует управления сопротивлением, чтобы избежать отражения сигнала, перенапряжения и звонка, и уменьшить излучение EMI. (2) Классификация сигналов, в зависимости от интенсивности и чувствительности излучения EMI различных сигналов (аналоговые сигналы, часовые сигналы, сигналы I / O, шины, источники питания и т. Д.), насколько это возможно, отделяет источник помех от чувствительной системы, чтобы уменьшить связь. (3) Строго контролировать длину следа сигнала часов (особенно высокоскоростного часового сигнала), количество отверстий, перекрестное разделение, терминал, слой проводки, путь возврата и так далее. (4) Сигнальный контур, т. е. контур, из которого сигнал вытекает в формирование притока сигнала, является ключом к управлению EMI при проектировании PCB и должен контролироваться при проводке. Чтобы понять направление каждого ключевого сигнала, перенаправьте ключевой сигнал в положение, близкое к пути возвращения, чтобы обеспечить площадь его кольца. Для низкочастотных сигналов ток течет по пути резистора; Для высокочастотных сигналов высокочастотный ток течет по пути индуктора, а не по пути резистора. Для дифференциального излучения интенсивность излучения EMI (E) пропорциональна квадрату тока, площади контура тока и частоты. (Из них I - ток, A - площадь кольца, f - частота, r - расстояние до центра кольца, k - константа.) Таким образом, когда путь возвращения индуктора находится прямо под сигнальным проводником, площадь кольца тока может быть уменьшена, что уменьшает энергию излучения EMI. Ключевые сигналы не должны пересекать сегменты. Высокоскоростные дифференциальные сигнальные линии должны быть как можно более тесно связаны. Убедитесь, что полоса, микрополоса и ее опорная плоскость соответствуют требованиям. Вывод развязывающего конденсатора должен быть коротким и широким. Все сигнальные линии должны быть как можно дальше от края пластины. Для сетей с многоточечным подключением выберите соответствующую топологическую структуру, чтобы уменьшить отражение сигнала и уменьшить эмиссию EMI. 2.6 Разделение плоскости питания (1) Разделение слоя питания при наличии одного или нескольких подсистем на основной плоскости питания обеспечивает непрерывность и достаточность каждой области питания