PCB Blogu - EMI radyasyonunu kontrol etmek için PCB tahtalarının katlanmış yerleştirme rolü

Bu makale temel PCB tahtası düzeninden başlar ve EMI radyasyonunu kontrol etmek üzere katlı PCB tahtasının rolünü ve tasarlama tekniklerini tartışır. EMI sorunu çözmek için birçok yol var. Modern EMI baskısı

1. Güç avtomatik barReasonable placement of capacitors with appropriate capacity near the power pins of the IC can make the IC output voltage jump faster. Ama sorun orada sona ermiyor. Kapacitörlerin sonlu frekans cevabı yüzünden, bu onları tamamen frekans grubu üzerinde IC'nin çıkışını temizlemek için gereken harmonik gücü üretilmesini engeller. Ayrıca, elektrik otobüslerinde geliştirilen geçici voltajlar, çözümleme yolunun induktansının üzerinde voltaj düşürülecek ve bu geçici voltajlar ortak modun EMI araştırmasının en önemli kaynağıdır. Bu sorunları nasıl çözelim? Tahtamızdaki bir IC durumunda, IC'nin etrafındaki güç uça ğı temiz bir çıkış için yüksek frekans enerjisini sağlayan diskretli kapasitörler tarafından sızdırılan enerji olarak düşünebilir. Ayrıca, iyi bir güç teslimatı katmanının incelemesi küçük olmalı, yani induktans tarafından sintezleştirilen geçici sinyal de küçük, bu yüzden ortak EMI modunu azaltmak için. Elbette, elektrik teslimatı katından IC elektrik teslimatına bağlantı mümkün olduğunca kısa olmalı, çünkü dijital sinyalinin yükselen kısmı hızlı ve hızlı geliyor ve IC elektrik teslimatının bulunduğu patlama ile doğrudan bağlantılı, ayrı olarak tartışılacak. Ortak modu EMI kontrol etmek için güç uça ğı, ayrılmayı kolaylaştırmak ve yeterince düşük etkisi olmak için mantıklı iyi tasarlanmış bir çift güç uçakları olmalı. Bir kişi sorabilir, ne kadar iyi? Sorunun cevabı güç teslimatı, katlar arasındaki materyaller ve operasyon frekansiyetine bağlı (yani IC'nin yükselmesi zamanının fonksiyonu). Genelde güç katmanın uzanımı 6 mil ve karışık katmanı FR4 materyalidir. Elektrik katmanının kare santimetre ekvivalent kapasitesi yaklaşık 75pF. Görünüşe göre, katı boşluğu daha küçük, kapasitesi daha büyük. 100 ile 300p'e yükselmiş birçok cihaz yok, ama şimdiki IC geliştirme hızında, 100 ile 300p'e yükselmiş saatler arasında yükselmiş bir oran olacak. 100 ile 300p'e yükselen devreler için, çoğu uygulamalar için artık 3 mil katı boşluğu uygun olmayacak. O zamanlar, sütun tekniklerini 1 milden az bir katı uzağınla kullanmak ve FR4 dielektrik materyalini çok yüksek bir dielektrik constant ile bir materyalle değiştirmek gerekiyordu. Şimdi, keramikler ve keramikler 100-300p saat devrelerinin dizayn ihtiyaçlarına uyabilir. Gelecekte yeni maddeler ve metodlar kabul edilebilir olsa da, bugünkü ortak 1-3 ns zamanlı devreler yükseliyor, 3-6 mil katı uzağı ve FR4 dielektrik maddeler, genelde yüksek sonu harmonik yönetmek ve geçmişleri yeterince düşük tutmak için yeterince yeterli. Bu madde verilen PCB tahtası düzenli stack tasarımı örneğin in 3 ile 6 mil uzağını tahmin edecek. Sinyal yönlendirme noktasından elektrromagnetik kalkanlar, güç veya yeryüzü uçaklarının yanında tüm sinyal izlerini bir ya da birkaç katta yerleştirmek gerekir. Güç için iyi bir katlama stratejisi, güç katının yeryüzüne yakın olduğunu ve güç katının ve yeryüzünün arasındaki mesafesi mümkün olduğunca küçük, bu da "katlama" strateji deniyoruz.3. 4 katlı tahta 4 katlı tahta tasarımı ile birkaç potansiyel sorun var. İlk önce, 62 mil kalıntısı olan geleneksel dört katı tahtası için sinyal katı dışarıdaki katta ve güç ve yeryüzü katları iç katta olsa bile, güç katı ve yeryüzü katı arasındaki mesafe hâlâ çok büyük. Eğer mali ihtiyaçları yerinde ise, geleneksel 4 katı tahtası için bu iki alternatifi düşünün. İki çözüm EMI baskı performansını geliştirebilir, ama sadece tahtadaki komponent yoğunluğu yeterince düşük olduğunda ve komponentlerin etrafında yeterince alan vardır (gerekli elektrik temizleme bakı katını yerleştirmek için). PCB'nin dışarıdaki katları yer katları ve iki orta katı sinyal/güç katları. Sinyal katmanının enerji tasarımı geniş izlerle yönlendirildir, bu da enerji tasarımının yolunu düşük düşük yapar ve sinyal mikrostrup yolunun engellemesi de düşük. EMI kontrol perspektivinden, bu 4 katlı PCB tahta yapısı. İkinci tasarımda, dış katı güç ve yer alır ve orta iki katı sinyali alır. 4 katı tahtasıyla karşılaştırıldığında, bu tasarımın geliştirilmesi daha küçük ve karşılaştırma impedansı geleneksel 4 katı tahtası kadar fakir. Eğer izler impedansı kontrol edilecekse, yukarıdaki toprak tasmaları güç ve toprak adaların altında izler sürüşmesi gerekiyor. Ayrıca, güç ya da toprak uçaklarındaki bakra adaları DC ve düşük frekans bağlantısını sağlamak için mümkün olduğunca yakın olarak bağlantılı olmalı.4 6 katı tahtasıIf the component density on a 4-layer board is relatively high, a 6-layer board is used. Ancak, 6 katlı tahta tasarımında bazı takım tasarımlar elektromagnetik alanı korumak için yeterince iyi değildir ve elektromagnetin geçici sinyalini azaltmak üzere küçük etkisi vardır. İki örnek aşağıda tartışıldı. Örneğin, elektrik temsili ve toprak ikinci ve beşinci katta yerleştirilir. Elektrik tasarımının yüksek engellemesi yüzünden, ortak EMI radyasyonunu kontrol etmek çok faydasız. Ancak, sinyalin impedans kontrolünün görünüşünden bu yöntem tamamen doğru. İkinci örnek üçüncü ve dördüncü katlarda güç ve yer yerleştirir. Bu tasarım güç sağlamı bakıcısı çarpıştırma impedance problemini çözer. 1. ve 6. katların zayıf elektromagnetik kaldırma performansı yüzünden, farklı mod EMI artıyor. Eğer iki dış kattaki sinyal çizgilerin sayısı düşük ve izler uzunluğu kısa (1/20'den kısa sinyal harmonik dalgalarının uzunluğunu), bu tasarım farklı modunun EMI problemini çözebilir. Farklı modunun EMI bastırılması özellikle iyidir, komponent olmayan ve izlemeyen alanları dış katta bakır ve bakar alanını yerleştirmek için (her 1/20 dalga uzunluğu bir aralıdır). Daha önce bahsettiği gibi, bakar bölgesi birçok noktada iç toprak uçağı ile bağlı olmalı. Genel yüksek performanslı 6 katı tasarımı genellikle 1. ve 6. katı toprak katı olarak ayarlar ve 3. ve 4. katı güç ve yer alır. EMI baskısı güç ve yeryüzü uçakları arasındaki iki merkezli iki mikrostrip sinyal hattı katı yüzünden mükemmel. Bu tasarımın zorluğu sadece iki katı izler var. Daha önce bahsettiği gibi, dışarıdaki katı izleri kısa ve bakır izlemeyen alanda geleneksel 6 katı tahtasıyla başarılabilir. 6 katı tahta düzenlemesi sinyal, yere, sinyal, güç, yere, sinyal, sinyal oluşturulması için gereken çevreyi etkinleştirir. Sinyal katı yeryüzü uçağına yakın ve güç ve yeryüzü uçakları çiftildir. Görünüşe göre, aşağıdaki taraf, düzeltmemiş katlar. Bu genelde üretim sorunlarına sebep olur. Sorunun çözümü üçüncü kattaki boş bölgeleri bakra ile doldurmak. Eğer üçüncü katının bakra yoğunluğu güç katına yaklaşırsa ya da toprak katına bakra doldurduğundan sonra, bu tahta yapısal dengelenmiş devre tahtası olarak a çık sayılabilir. Bakar doldurma alanı güç ya da yerle bağlı olmalı. Bağlantı vialları arasındaki mesafe hâlâ 1/20 dalga uzunluğudur, her yerde değil, ama ideal olarak bağlanmalı.5. 10 katı tahtası Çünkü çokatı tahtaların arasındaki izolatör katları çok ince, 10-ya da 12 katı tahtası arasındaki katlar çok düşük ve mükemmel sinyal integritesi beklenebilir. 12 katı tahtaları 62 mil kalınlığıyla üretilmek daha zor ve 12 katı tahtaları işleyebilen bir sürü üretici yok. Sinyal katı ve döngü katı arasında her zaman izolatma katı olduğundan dolayı, 10 katı tahta tasarımında sinyal hatlarını yollamak için orta 6 katı ayırmak çözümü değildir. Ayrıca, dönüş katına yakın sinyal katı olmak önemlidir, yani tahta düzeni sinyal, yere, sinyal, sinyal, güç, yere, sinyal, sinyal, yer, sinyal, sinyal, sinyal, sinyal ve sinyal. Bu tasarım sinyal a ğırlığı ve döngü ağırlığı için iyi bir yol sağlar. Doğru bir yönlendirme stratejisi, X yönünde ilk katı, Y yönünde üçüncü katı, X yönünde dördüncü katı, ve buna benzer. İzlerine bakmak, 1 ve 3 katı bir çift katı kombinasyondur, 4 ve 7 katı bir çift katı kombinasyondur, 8 ve 10 katı bir çift katı kombinasyondur. İzlerin yönünü değiştirmek gerektiğinde ilk kattaki sinyal çizgileri üçüncü katına "delikler üzerinden" ve sonra yönünü değiştirmeli olmalı. Çalışmada her zaman bunu yapmak mümkün değil, ama tasarım konsepti olarak ona uymaya çalışıyor. Aynı şekilde, sinyalin yönlendirme yöntemi değiştirildiğinde, 8 ve 10 katından veya 4 katından 7 katına kadar vial kullanarak olmalı. Bu yönlendirme, ön yolun ve sinyalin geri dönüş yolu arasında sıkı bir bağlantı sağlar. Örneğin, eğer sinyal 1 katta yönlendirildiyse ve döngü 2 katta yönlendirildiyse ve sadece 2 katta yönlendirildiyse, 1 katta 3 katta 3 katına gitse bile, döngü hala 2 katta, bu yüzden düşük induktans, yüksek kapasitet ve iyi elektromagnet kaldırma performansı tutuyor. Ya gerçek sürücü böyle değilse? Örneğin, ilk kattaki sinyal çizgi delikten on katına geçer. Bu sırada, dönüş sinyali 9. katından toprak uçağını bulmak zorundadır ve dönüş akışı delikten en yakın toprak bulmak zorundadır (yani direktörler ya da kapasitörler gibi yeryüzü parçaların parçaları). Eğer bu kadar yakın bir yolun varsa, gerçekten şanslısın. Eğer bu kadar yakın vial yoksa, induktans artırır, kapasite azalır ve EMI kesinlikle artırır. Sinyal çizgisinin karşılığındaki çiftini diğer düzenleme katlarına karşılığında bırakılması gerektiğinde, toprak çizgileri çizgilerin yakınlarına yerleştirilmeli, böylece dönüş sinyali uygun yerleştirme katına kolayca dönebilir. 4. katı ve 7 katı katı kombinasyonu için sinyal dönüşü enerji katından ya da toprak katından dönecek (yani 5. katı ya da 6. katı), çünkü güç katı ve toprak katı arasındaki kapasitetli bağlantı iyi, sinyal yayılmak kolay.6. Birçok Güç Düzenlerinin tasarımı Eğer aynı voltaj kaynağındaki iki güç uça ğının büyük bir akışı çıkarması gerekiyorsa, devre tahtası iki güç uçağı ve yeryüzü uçaklarında yerleştirilmeli. Bu durumda, her iki güç ve toprak uçakları arasında insulating katları yerleştirilir. Bu şekilde, şu ankeyi eşit bir şekilde bölüştürmeyi beklediğimiz iki güç otobüs barı alacağız. Eğer güç uçaklarının toplantısı farklı bir impedans yaratırsa, süntüler üniforma olmayacak, geçici voltaj çok daha büyük olacak ve EMI dramatik olarak yükselecek. Eğer tahtada farklı değerlerle çoklu teslimat voltasyonu varsa, farklı güç malzemeleri için kendi çift güç ve yeryüzü uçaklarını yaratmak için çoklu güç uçakları gerekiyor. Yukarıdaki her iki durumda, üreticinin uygulama gücünün ve toprak uçaklarının yerleştirilmesini kararladığında dengelenmiş bir yapıya ihtiyaçlarını hatırlayın.7. Toplantısı, mühendislerin çoğu, 62 mil kalınlığı ve kör veya gömülmüş şekiller olmayan konvensyonel basılı devre tahtaları olarak tasarladığına göre, bu tahta katlama ve çubuk tartışması buna sınırlı. Çok farklı kalınlık sahip tahtalar için, bu madde önerilen katlama tasarımı ideal olmayabilir. Ayrıca, kör veya gömülmüş şişelerle devre tahtaları farklı şekilde işleniyor ve bu kağıtlardaki katlanma yaklaşımı uygulamayacak. Devre tahtasında devre tahtasındaki devre tahtasının katı ve süreç aracılığıyla kalıntısı sorunu çözmek için anahtar değildir. Güç çantasının geçici voltajı ya da yeryüzü uçağının etkilenmesini sağlamak, güç çantasının geçici voltajını sağlamak. Elektromagnetik sinyaller ve güç alanlarını korumak için anahtar. Fikirli olarak, sinyal izleme katı ve geri dönüş katı arasında izolatıcı bir katı olmalı ve çift katı boşluğu (ya da birden fazla çift) mümkün olduğunca küçük olmalı. Bu temel düşüncelere ve prensiplere dayanarak, her zaman dizayn taleplerini uygulayabilecek devre tahtalarına dayanabilir.