PCB Блог - Роль печатных плат в контроле эмиссии EMI

Эта статья начинается с основной печатных плат обсуждалась роль иерархической структуры и методика проектирования печатных плат наложение в радиоуправлении с помощью электромагнитных помех. есть много способов решить проблему электромагнитных помех. современные методы подавления электромагнитных помех, Выбор подходящего эмулятора EMI для подавления запчастей и эмуляции EMI.

шина питания

разумное размещение конденсаторов с соответствующей емкостью рядом с выводом мощности интегральной схемы позволяет быстро менять выходное напряжение интегральной схемы. Однако на этом вопрос не исчерпан. из - за ограниченной частотной чувствительности конденсаторов не может быть произведена гармоническая мощность, необходимая для вывода ИС с чистым приводом на все полосы частот. Кроме того, нестационарное напряжение, создаваемое на шине питания, будет оказывать давление на индуктивность пути развязки, что является основным источником помех EMI в симмоде. как нам решить эти проблемы? В случае интегральных схем на наших пластинах уровень мощности вокруг интегральной схемы можно считать хорошим высокочастотным конденсатором, который может собирать энергию утечки из дискретных конденсаторов, которые обеспечивают высокочастотную энергию для получения чистого выходного сигнала. Кроме того, индуктивность в хорошем слое питания должна быть меньше, поэтому переходные сигналы, синтезируемые индуктивностью, меньше, что сокращает электромагнитные помехи в симмодах. Конечно, подключение от слоя питания к элементу питания IC должно быть как можно короче, так как цифровой сигнал поднимается все быстрее, и он непосредственно связан с зажимом электропитания IC, который будет обсуждаться отдельно.

для того чтобы контролировать электромагнитные помехи сопутствующей модели, плоскость мощности должна быть спроектирована на разумную энергетическую плоскость, чтобы облегчить развязку и иметь достаточно низкий уровень индуктивности. Кто - нибудь может спросить, насколько это хорошо? ответ на этот вопрос зависит от расслоения источника, многослойного материала и частоты работы (т.е. от функции времени нарастания интегральной схемы). как правило, интервал между силовыми слоями составляет 6 мил, промежуточный слой - материал FR4, мощность - эквивалентная емкость на квадратный дюйм - около 75 pf. Очевидно, чем меньше расстояние между слоями, тем больше емкость. не так много приборов со временем подъема от 100 до 300ps, но при нынешних темпах развития интегральных схем на них будет приходиться значительная доля приборов в диапазоне от 100 до 300ps. 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 диэлектрика FR4 материалами с очень высокой диэлектрической проницаемостью. Теперь керамика и керамика могут удовлетворить требования конструкции схемы во время подъема от 100 до 300ps. Хотя в будущем могут быть использованы новые материалы и методы, но для обычных схем с интервалом от 1 до 3 НС, интервалом от 3 до 6 миль и диэлектриком FR4, как правило, достаточно для обработки высших гармоник и поддержания переходных процессов на достаточно низком уровне, т.е. В данном документе приведен пример конструкции стека иерархии PCB, который предполагает расстояние между слоями от 3 до 6 миллиметров.

электромагнитная защита

с точки зрения маршрутизации сигналов, хорошая стратификационная стратегия должна состоять в том, чтобы поместить все сигналы слежения на один или несколько этажей вблизи источника питания или от пласта. для источника питания хорошая стратификационная стратегия должна быть смещена между слоем питания и наземным слоем, а расстояние между слоем питания и наземным слоем должно быть как можно меньше, что мы называем "стратификационной" стратегией.

печатных плат

Какие методы упаковки помогают экранировать и подавлять электромагнитные помехи? В нижеприведенной иерархической схеме укладки устанавливается, что ток питания течет на одном слое и что одно или несколько напряжений распределены в разных частях одного слоя. Ситуация с многомощным самолетом будет обсуждаться сзади.

1) 4 слоёв: 4 планшета дизайн имеет несколько потенциальных проблем. Во - первых, для традиционного четырехслойного слоя толщиной 62 мм, даже если сигнальный слой находится в наружном слое, то расстояние между слоем питания и прилегающим слоем остается слишком большим. В случае необходимости рассмотреть два альтернативных варианта традиционного четырехслойного покрытия: Оба решения могут повысить эффективность EMI - подавления, но только в тех случаях, когда плотность элементов на платы достаточно низка и вокруг них достаточно много площади (где необходимо установить медный слой источника питания). внешняя поверхность PCB состоит из коллекторных пластов, а два промежуточных слоя - слоя сигнала / мощности. электропроводность на сигнальном слое имеет более широкую траекторию, что снижает путевое сопротивление электрического тока и снижает сопротивление пути в сигнальном микропоясе. с точки зрения управления электромагнитными помехами это - существующая четырехслойная структура панелей PCB. Во втором варианте внешний слой получает питание и заземление, а промежуточный - сигнал на двух уровнях. по сравнению с традиционными четырехслойными слоями эта программа была усовершенствована, и сопротивление между слоями было таким же слабым, как и традиционное четырехслойное сопротивление. для того чтобы контролировать сопротивление траектории, вышеупомянутая схема наложения должна быть очень осторожно проложена под силовыми установками и заземленным медным островом. Кроме того, медные острова, питающие или соединяющие пласты, должны быть как можно более тесно связаны друг с другом для обеспечения постоянного и низкочастотного соединения.

2) 6 слоёв: если плотность компонентов на 4 - х слоях относительно высока, используйте 6 слоёв. Однако некоторые из пакетов в конструкции 6 слоёв не достаточны для защиты электромагнитного поля и практически не влияют на переходные сигналы, снижающие мощность шины. Ниже рассматриваются два примера. например, питание и заземление расположены соответственно на втором и пятом этажах. благодаря высокому сопротивлению медного покрытия источника питания, очень трудно контролировать симболическую эмиссию EMI. Однако с точки зрения контроля сигнального импеданса такой подход является вполне правильным. Второй пример включает питание и заземление соответственно на 3 и 4 этажа. Проект решает проблему сопротивления медного покрытия 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 траектории короче (менее 1 / 20 длины волны гармоник сигнала), то это может решить проблему дифференциальных мод EMI. в частности, подавление дифференциальных мод EMI может быть особенно эффективным, если покрытая медью область, не содержащая элементов и не содержащая следов, покрыта и заземлена в медной области (с интервалом в 1 / 20 длины волны). Как отмечалось выше, медная зона должна быть соединена с внутренними пластами в нескольких точках. как правило, при проектировании шести слоёв с высокой производительностью первый и шестой этажи расположены на поверхности земли, третий и четвертый этажи отвечают за питание и землю. поскольку между силовыми установками и приемными пластами имеются два центральных двухполосных слоя сигналов, EMI имеет отличные эффекты торможения. недостатком этого проектирования является лишь два слоя следов. Как отмечалось выше, если внешняя линия является относительно короткой и медь помещается в зону, свободную от следов, то для ее укладки можно использовать традиционные 6 - слоистые пластины. Другая схема 6 - этажной платы состоит из сигнала, заземления, сигнала, электропитания, заземления, сигнала, что позволяет осуществить целостность сигнала в окружающей среде, необходимой для проектирования. сигнальный слой граничит с поверхностью горизонта, источник питания и поверхность горизонта образуют пары. Очевидно, недостатком является несбалансированность напластования. это обычно создает проблемы для обрабатывающей промышленности. решить эту проблему можно, заполнив все пробелы на третьем этаже медью. Если плотность меди третьего слоя приближается к слою электропитания или к пласту после наполнения меди, то эта плата может свободно засчитываться в схему структурного равновесия. область заполнения медью должна быть подключена к питанию или заземлена. расстояние между отверстиями до сих пор составляет 1 / 20 длины волны, не обязательно где бы то ни было, но в идеале она должна быть соединена.

3) 10 - ярусная плата: из - за очень тонкой изоляции между многослойными платами сопротивление между различными слоями 10 - 12 - ярусной платы является очень низким. Пока расслоение и наложение не вызывают проблем, вполне может быть обеспечена хорошая целостность сигнала. изготовление 12 - слоистых пластин толщиной 62 мм еще более затруднено, и мало производителей способны обработать 12 листов.

поскольку между сигнальным слоем и кольцевым слоем всегда есть изолирующая оболочка, решение о выделении промежуточного 6 - го слоя для маршрутизации линии сигнала в дизайне 10 - слоёв не представляется возможным. Кроме того, важно сблизить сигнальный слой с кольцевым слоем, т.е. схемную схему расположения сигнала, заземления, сигнала, сигнала, источника питания, заземления, сигнала, сигнала, заземления, сигнала. Проект обеспечивает хороший канал для сигнального тока и тока в цепи. правильная стратегия маршрутизации состоит в том, чтобы маршрутизировать первый этаж по направлению X, третий этаж по направлению Y, четвертый этаж по направлению X и так далее. наглядным образом первый и третий этажи представляют собой комбинации слоев, четвертый и седьмой - комбинации слоев, восьмой и десятый - комбинации слоев. если необходимо изменить направление дорожки записи, то на первом этаже должна быть линия пропуска через отверстие на третий этаж, а затем изменить направление. на практике это, возможно, не всегда возможно, но как концепция конструкции, пожалуйста, попытайтесь соблюдать ее. Аналогичным образом, когда маршрутизация сигнала изменяется, он должен пройти через отверстие с 8 - го и 10 - го этажа или с 4 - го этажа до 7 - го этажа. например, если сигнал подается на первом этаже, то кольцевая дорога устанавливается на втором и только на втором этаже, и даже если сигнал на первом этаже достигает третьего уровня через "отверстие", то его кольцевая дорога остается на втором этаже, в результате чего сохраняются низкие индуктивность, высокая емкость и хорошая электромагнитная защита. А что если фактическая проводка не такая? например, сигнальные линии на первом этаже достигают десятого этажа через отверстие пропускания. при этом сигнал контура должен быть найден на девятом этаже, а ток контура должен найти ближайшую заземляющую дыру (например, стопор сопротивления или конденсатора). Без такого плотного пропускания индуктивность увеличится, емкость уменьшится, электромагнитные помехи определенно возрастут. при прохождении сигнальной линии через отверстие для отвода электрического слоя провода к другому слою провода, заземление через отверстие должно быть установлено вблизи проходного отверстия, с тем чтобы сигнал кольцевой цепи мог успешно вернуться в соответствующий коллектор. В случае комбинации 4 - го и 7 - го этажей сигнальный контур возвращается из энергетического или наземного слоя (т.е.

многоуровневое проектирование

Если два уровня питания одного и того же источника напряжения требуют выходной большой ток, то плата должна быть расположена в двух звеньях плана питания и в соединительных пластах. в этом случае изолирующая оболочка устанавливается между каждой пары источников питания и коллектора. Таким образом, у нас есть две пары сопротивлений, которые имеют одинаковый источник питания, и мы надеемся, что ток будет распределяться равномерно. Если сложение поверхности мощности приводит к различным сопротивлениям, шунт будет неравномерным, переходное напряжение будет гораздо больше, электромагнитные помехи значительно возрастут. если на платы есть несколько напряжений питания с различными значениями, то требуется несколько уровней питания, помните, что для различных источников питания создать свои собственные пары источников питания и пласты соприкосновения. В обоих случаях, при определении местоположения на схемах согласующего питания и соприкосновения пластов, помните требования изготовителя к сбалансированной структуре.

Резюме

принимая во внимание, что большинство инженеров спроектировали схему в качестве традиционной печатной платы толщиной 62 мм, без слепой отверстия или погруженной через отверстие, this discussion of board layering and укладка is limited to that. плита с большой разницей по толщине, Рекомендуемая иерархическая схема может оказаться не идеальной. Кроме того, схемная плата с слепой отверстием или врезной перемычкой обрабатывается по - разному, метод расслоения в настоящем документе не применяется. этот thickness, технология перещелачивания и число этажей платы в цепи, дизайн не ключ к решению проблемы. Хорошая слоистая укладка для обеспечения блокировки и развязки шин питания, не влиять на переходное напряжение на поверхности электропитания или на прилегающем пласте. ключ экранированного сигнала и электромагнитного поля мощности. идеальный, между слоем слежения за сигналом и его возвратным слоем должна быть изолирующая изоляция, и этот парный интервал между слоями (или более одной пары) должен быть как можно меньше. на основе этих основополагающих концепций и принципов, в печатных плат можно всегда удовлетворять требованиям проектирования.