PCB Блог - Дизайн панелей PCB и электромагнитная совместимость

В процессе проектирования высокоскоростных PCB - панелей проектирование электромагнитной совместимости является ключевым и сложным. В этой статье рассматриваются способы уменьшения электромагнитных помех, вызванных проводящей и радиационной связью, и улучшения электромагнитной совместимости с точки зрения проектирования слоя и компоновки слоя. Многие проблемы с надежностью и стабильностью электронных продуктов вызваны провалом проектирования электромагнитной совместимости. Общие проблемы включают искажение сигнала, чрезмерный шум сигнала, нестабильный сигнал во время работы, подверженность системы сбоям, уязвимость системы к экологическим помехам и плохую антиинтерференционную способность. Дизайн электромагнитной совместимости - довольно сложная технология, начиная от проектирования и заканчивая знаниями электромагнетизма.

Слойная конфигурация

Слои PCB - панелей в основном включают в себя слой питания, слой заземления и слой сигнала, который представляет собой сумму каждого слоя. Первым шагом в процессе проектирования является организация и классификация всех источников и наземных и различных сигналов, а также развертывание и проектирование на основе классификации. При нормальных условиях различные источники питания должны быть разделены на разные слои, а различные заземления также должны иметь соответствующую плоскость заземления. Различные специальные сигналы, такие как часовые высокочастотные сигналы и частотные сигналы, требуют отдельной конструкции и требуют увеличения плоскости заземления для защиты специальных сигналов для повышения электромагнитной совместимости. Конечно, затраты также являются одним из факторов, которые необходимо учитывать. В процессе проектирования должен быть найден баланс между электромагнитной совместимостью и стоимостью системы. Основным соображением при проектировании плоскости питания является тип и количество источника питания. Если есть только один источник питания, рассмотрите плоскость питания. При высоких требованиях к мощности могут быть также несколько слоев мощности для питания оборудования на разных уровнях. Если есть несколько источников питания, можно рассмотреть возможность проектирования нескольких слоев питания или разделения различных источников питания на один и тот же уровень. Подразделение предполагает отсутствие пересечения между источниками питания и, если такое пересечение существует, необходимо спроектировать несколько слоев питания. При проектировании слоев сигнала должны учитываться характеристики всех сигналов. Слоистость и защита специальных сигналов считается ограниченной проблемой. В обычных условиях дизайн сначала проектируется с использованием программного обеспечения для проектирования, а затем изменяется в соответствии с конкретными деталями. При проектировании слоя необходимо учитывать как плотность сигнала, так и особую целостность сигнала. Если требуется специальная информация, убедитесь, что заземление спроектировано в качестве защитного слоя, если это необходимо. Как правило, односторонняя или двусторонняя конструкция не рекомендуется, если она не продиктована исключительно соображениями затрат. Несмотря на то, что обработка односторонних и двухсторонних панелей проста и экономически эффективна, в условиях высокой плотности сигнала и сложных сигнальных структур, таких как высокоскоростные цифровые схемы или модульные гибридные схемы, площадь кольца увеличивается, а излучение увеличивается, поскольку одна панель не имеет специального эталонного заземления. Из - за отсутствия эффективной защиты способность системы противостоять помехам также снизилась. Конструкция компоновки пластов PCB также требует научного проектирования компоновки каждого слоя после определения сигнала и слоя.

Дизайн промежуточного слоя PCB - панели основан на следующих принципах:

1) Поместите плоскость питания в положение, прилегающее к соответствующей плоскости заземления. Эта конструкция предназначена для формирования связанного конденсатора и работы с развязывающим конденсатором на PCB для снижения сопротивления плоскости мощности и получения более широкого эффекта фильтрации.

2) Выбор эталонного уровня очень важен. Теоретически, как слой питания, так и плоскость земли могут использоваться в качестве эталонного слоя, но плоскость земли обычно может быть заземлена, так что эффект экранирования намного лучше, чем плоскость питания. Поэтому в качестве эталонного слоя обычно предпочтительно использовать плоскость. Ссылка на плоскость.

3) Ключевые сигналы двух соседних слоев не могут пересекать раздел. В противном случае будет сформирована большая сигнальная петля, которая приведет к сильному излучению и связи.

4) Чтобы сохранить целостность плоскости заземления, на плоскости заземления не может быть никаких следов. Если плотность сигнальных линий слишком велика, можно рассмотреть возможность проводки на краю плоскости питания.

5) В высокоскоростных сигналах, сигналах направляющей частоты, высокочастотных сигналах и других ключевых сигналах спроектирован заземленный слой, так что путь сигнального контура краток, излучение минимально.

6) При проектировании высокоскоростных схем необходимо учитывать, как обрабатывать излучение источника питания и помехи всей системе. Обычно площадь плоскости питания должна быть меньше площади плоскости заземления, чтобы плоскость заземления могла блокировать источник питания. Обычно плоскость электропитания требует отступа в 2 раза толщины диэлектрика плоскости заземления. Если вы хотите уменьшить царапины на уровне мощности, необходимо сделать диэлектрик толщиной как можно меньше.

Общие принципы проектирования многослойных печатных листов:

1) Плоскость питания должна быть близка к плоскости заземления и спроектирована под плоскостью заземления.

2) Линейный слой должен быть спроектирован таким образом, чтобы быть прилегающим ко всей металлической плоскости.

3) Цифровые и аналоговые сигналы должны иметь конструкцию изоляции. Во - первых, необходимо избегать цифровых и аналоговых сигналов на одном уровне. Если этого не избежать, аналоговые и цифровые сигналы могут быть маршрутизированы в разные области, а области аналоговых и аналоговых сигналов могут быть разделены с помощью таких методов, как разрез. Зона цифрового сигнала изолирована. То же самое касается аналоговых и цифровых источников питания. В частности, цифровые источники питания, большая радиация, должны быть изолированы и экранированы.

4) Печатные линии среднего слоя образуют плоские волноводы, поверхностные слои образуют микрополосные линии, которые имеют разные характеристики передачи.

5) Цилиндры часов и высокочастотные схемы являются основными источниками помех и излучения и должны быть расположены отдельно от чувствительных цепей.

6) Различные слои содержат разное количество рассеянных токов и высокочастотных излучающих токов, и проводка не может быть одинаковой.

Электромагнитная совместимость PCB - панелей может быть значительно улучшена за счет многоуровневой конструкции и компоновки слоев. Конструкция слоев в основном учитывает уровни мощности и заземления, высокочастотные сигналы, специальные сигналы и чувствительные сигналы. Размещение слоев в основном учитывает различные схемы связи, заземления и линии электропитания, макеты часов и высокоскоростных сигналов, аналоговые сигналы и цифровые информационные макеты.