Технология PCBA - Технология проектирования PCB EMC подробно описана с точки зрения стратификации, макета и проводки

Помимо выбора компонентов и проектирования схем, хорошая конструкция печатных плат (PCB) также является очень важным фактором электромагнитной совместимости. Ключом к проектированию электромагнитной совместимости PCB является минимизация площади возврата, так что путь возврата течет в заданном направлении. Общие проблемы с обратным потоком вызваны трещинами в опорной плоскости, смещением опорного плоского слоя и сигналами, протекающими через соединитель. Соединительные или развязывающие конденсаторы могут решить некоторые проблемы, но необходимо учитывать общее сопротивление конденсатора, отверстия, сварного диска и проводки. На этой лекции будет представлена технология проектирования PCB от EMC по трем аспектам: стратегия стратификации PCB, методы компоновки и правила проводки.

Стратегия стратификации PCB

При проектировании платы толщина платы, процесс перфорации и количество слоев не являются ключом к решению проблемы.

Хорошая стратификация является ключом к обеспечению шунтирования и развязки шины питания, к действию переходного напряжения на слой питания или заземление и к защите сигнала от электромагнитного поля источника питания. Что касается маршрутизации сигнала, то хорошей стратификационной стратегией является размещение всех маршрутов сигнала в одном или нескольких слоях, которые находятся рядом с уровнем питания или заземления. Хорошая стратификационная стратегия для источника питания должна заключаться в том, чтобы слой питания находился рядом с заземлением, а расстояние между слоем питания и заземлением должно быть как можно меньше. Это то, что мы называем "стратифицированной" стратегией. Давайте поговорим о хорошей стратегии стратификации PCB.

Проекционная плоскость кабельного слоя должна находиться в зоне его обратной плоскости. Если слой проводки не находится в зоне наземной проекции его плоского слоя обратного тока, за пределами проекционной области при проводке будет сигнальная линия, что приведет к проблеме « краевого излучения». Кроме того, это приведет к увеличению площади сигнального кольца, что приведет к увеличению дифференциального излучения.

2. Старайтесь избегать расположения соседних проводных слоев. Поскольку параллельная маршрутизация сигнала на соседнем проводном слое может привести к последовательным помехам сигнала, если соседний проводной слой не может быть предотвращен, расстояние между двумя проводящими слоями должно быть соответствующим образом увеличено, а расстояние между проводящим слоем и его сигнальным кольцом должно быть уменьшено.

3. Следует избегать перекрытия проекционных плоскостей соседних плоских слоев. Потому что, когда проекция перекрывается, емкость связи между слоями приводит к шумовой связи между слоями.

Дизайн многослойных панелей:

В то время, когда частота часов превышает 5 МГц или время подъема сигнала меньше 5 ns, для того, чтобы площадь сигнального кольца могла хорошо контролироваться, обычно требуется многослойная конструкция. В многослойном дизайне следует учитывать следующие принципы:

1. Ключевой слой проводки (кабель часов, кабель шины, кабель интерфейсного сигнала, радиочастотный кабель, кабель для сброса сигнала, кабель для выбора чипа и слой, в котором расположены различные кабели для управления сигналом) должен быть примыкающим к полной плоскости заземления, предпочтительно между двумя плоскостями. Ключевые сигнальные линии обычно являются сильно излучаемыми или чрезвычайно чувствительными. Близость к плоской проводке заземления может уменьшить площадь сигнального кольца, снизить интенсивность излучения или повысить помехоустойчивость.

Кроме того, основная рабочая плоскость питания с одной пластиной (широко используемая плоскость питания) должна быть рядом с плоскостью заземления, чтобы эффективно уменьшить площадь кольца электрического тока.

Проверьте верхний и нижний слои панели на наличие сигнальных кабелей на частоте 50 МГц. Если это так, высокочастотные сигналы помещаются между двумя плоскими слоями, чтобы подавить их излучение в космос.

Однопанельный и двухпанельный дизайн:

Для однослойных и двухслойных панелей следует обратить внимание на конструкцию ключевых сигнальных и силовых кабелей. Чтобы уменьшить площадь электрического контура питания, заземляющий кабель должен быть установлен вблизи источника питания и параллельно источнику питания.

"Направляющая наземная линия" должна быть размещена по обеим сторонам ключевого сигнального кабеля на однослойной пластине, как показано на рисунке 4. На критическую плоскость проекции линии сигнала двухслойной пластины должна быть проложена большая площадь грунта или с использованием того же метода обработки, что и на однослойной пластине, и должна быть спроектирована « направляющая наземная линия». « Защитные заземленные кабели » по обе стороны критических линий сигнала могут, с одной стороны, уменьшить площадь кольцевой линии сигнала, а с другой стороны, предотвратить последовательные помехи между линией сигнала и другими линиями сигнала.

Как правило, расслоение PCB - панелей может быть спроектировано в соответствии с приведенной ниже таблицей.

Настройка PCB

Конструкция компоновки PCB должна полностью соответствовать принципам проектирования, установленным вдоль прямой линии потока сигнала, и, насколько это возможно, избегать обмотки. Таким образом, можно избежать прямой связи сигнала и повлиять на качество сигнала. Кроме того, для предотвращения помех и связей между схемами и электронными элементами размещение схем и компоновка элементов должны соответствовать следующим принципам:

Если на доске спроектирован интерфейс "Чистый пол", то фильтр и устройство изоляции должны быть размещены на разделительной полосе между "чистым грунтом" и рабочим грунтом. Это предотвращает связь фильтрующих или изоляционных устройств через плоский слой, тем самым ослабляя эффект. Кроме того, на "чистый пол" нельзя ставить другие устройства, кроме фильтров и средств защиты.

Когда несколько модульных схем размещены на одном и том же PCB, цифровые и аналоговые схемы, высокоскоростные и низкоскоростные схемы должны быть расположены отдельно, чтобы избежать взаимных помех между цифровыми, аналоговыми, низкоскоростными и высокоскоростными схемами. Кроме того, когда на монтажной плате одновременно есть схемы высокой, средней и низкой скорости, следует следовать принципам компоновки на рисунке 7, чтобы избежать излучения шума высокочастотной схемы через интерфейс.

Фильтрующая схема, входящая в питание платы, должна быть размещена вблизи интерфейса, чтобы избежать повторной связи фильтрующей схемы.

4. Фильтр, защита и изоляция интерфейсных схем размещаются вблизи интерфейса, как показано на рисунке 9, и эффекты защиты, фильтрации и изоляции могут быть эффективно реализованы. Если интерфейс имеет как фильтр, так и защитную цепь, следует придерживаться принципа первой защиты после фильтрации. Поскольку защитная цепь используется для подавления внешнего перенапряжения и избыточного тока, если защитная цепь помещена за фильтрующую цепь, фильтрующая цепь может быть повреждена избыточным напряжением и током. Кроме того, поскольку связь между входными и выходными линиями схемы ослабляет эффект фильтрации, изоляции или защиты, компоновка должна обеспечивать, чтобы входные и выходные линии фильтрующих схем (фильтров), изолирующих и защитных схем не были связаны друг с другом.

5. Чувствительные цепи или устройства (например, сбросные цепи) находятся на расстоянии не менее 1000 мм от края пластины, особенно от края

На стороне интерфейса.

Конденсаторы для хранения энергии и высокочастотные фильтры должны быть размещены вблизи цепей или устройств с большим изменением тока (например, входные и выходные зажимы модулей питания, вентиляторов и реле), чтобы уменьшить площадь контура цепей с большим током.

Фильтры должны быть размещены бок о бок, чтобы предотвратить повторные помехи в цепи фильтра.

Кристаллические, кристаллические генераторы, реле, переключатели питания и другие устройства с сильным излучением должны находиться на расстоянии не менее 1000 мл от интерфейсного разъема на панели. Таким образом, помехи могут излучаться непосредственно наружу, или ток может быть связан с внешним излучением на выходном кабеле.