PCB Blogu - EMI Radyasyonunu Kontrol eden PCB Tahta Düğmesinin Roli

Bu makale temel bir şekilde başlar. PCB tahtası EMI emisyonlarını kontrol etmek üzere PCB katmanın rolü ve tasarlama tekniklerini tartışır ve tartışır.

elektrik otobüsü

IC'nin güç pinlerinin yakınlarında uygun bir kapasiteye sahip kapasitelerin mantıklı yerleştirilmesi IC çıkış voltaj atlamasını daha hızlı yapabilir. Ama sorun orada sona ermiyor. Kapacitörlerin sonlu frekans cevabı yüzünden, bu onları tamamen frekans grubunun üzerinde IC'nin çıkışını temizlemek için gereken harmonik gücü üretmelerine engel ediyor. 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 katmanı küçük olmalı, yani induktans tarafından sintezleştirilen geçici sinyal da küçük, bu yüzden ortak EMI modunu azaltmak için geçici sinyal. 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 mantıklı iyi tasarlanmış bir çift güç uçakları, ayrılmayı kolaylaştırmak ve yeterince düşük etkinliğe sahip 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 yükselen bir sürü cihaz yok, ama şimdiki IC geliştirme hızında, 100 ile 300p'e yükselen zamanlarla yükselen cihazların oranı yüksek olacak. 100 ile 300p boyunca yükselen devreler için çoğu uygulamalar için 3 mil katı boşluğu artık uygun olmayacak. O zamanlar, 1 milden az bir katmanın uzağını ve FR4 dielektrik maddelerini çok yüksek dielektrik constant ile 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 uzay ve FR4 dielektrik maddeler, genelde yüksek sonu harmonik yönetmek için yeterince yeterli ve geçmişleri yeterince düşük tutabilir. Bu madde verilen PCB katı dizaynı örnekleri 3 ile 6 mil uzağını tahmin edecek.

Electromagnetic shielding

Sinyal yönlendirme noktasından, güç ya da toprak 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" stratejisi deniyoruz.

PCB sıkıştırma

Ne stratejiler korumaya ve EMI'yi bastırmaya yardım eder? Aşa ğıdaki katlanma taslaması, tekrar katlanma akışını ve tek voltaj ya da çoklu voltaj aynı katmanın farklı parçalarında dağıtılır. Çoklu güç uçaklarının davası sonra tartışıldı.

4 katı tahtası

4 katı tahta tasarımı ile birkaç potansiyel sorun var. Öncelikle, 62 mil kalıntısı olan geleneksel dört katı tahtası için sinyal katı dışarıdaki katta olsa da güç ve yer katları iç katta olsa da, güç katı ve yer katı arasındaki mesafe hâlâ çok büyük. Eğer maliyetin ihtiyaçları yerine geldiyse, geleneksel 4 katı tahtalarının 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 katı yerleştirildiği yerde). PCB'nin dışındaki katları tüm yer katları ve iki orta katı sinyal/güç katları. The güç supply on ... sinyal layer is routed with wide traces, which makes the path impedance of the power supply current low, and the impedance of the sinyal microstrip path is also low. EMI kontrol perspektivinden, bu 4 katı PCB yapısıdır. 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.

6 katı tahtası

Eğer 4 katı tahtasında komponent yoğunluğu relativ yüksektirse, 6 katı tahtası kullanılır. 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. İlk örnekte, güç ve toprak ikinci ve beşinci katlara göre 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 küçük 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. Dışarıdaki kattaki komponent olmayan ve izlemeyen bölgeleri bakra ile doldurarak ve bakra çarpılmış bölgeyi yerleştirerek (her 1/20 dalga uzunluğu bir aralık). Daha önce söylediği gibi, bakır alanı birçok noktada iç yeryüzü uçağı ile bağlanmalı. 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 oluşan geleneksel 6 katı tahtasıyla aynı toplama yapabilir. 6 katı tahta düzenlemesi sinyal, yer, sinyal, güç, yer, sinyal, sinyal oluşturulması için gereken çevreyi etkinleştirir. Sinyal katı yeryüzü uçağına yakın ve güç ve yeryüzü uçakları çiftildir. Kesinlikle., Aşağıdaki katlar. Bu genelde üretimde sorun çıkarır. Sorunun çözümü üçüncü katmanın boş bölgelerini 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 hala 1/20 dalga uzunluğudur, her yerde değil, ama ideal olarak bağlanmalı.

10 katı tahtası

Çünkü çokatı tahtaların arasındaki insulating katları çok ince olduğu için 10-12 katı tahtasının katları arasındaki imkansızlık çok düşük ve uzaklaştırma ve sıkıştırma sorunları olmadığı sürece mükemmel sinyal integritesi beklenebilir. 12 katı tahtaları 62 mil kalınlığıyla üretilmek daha zor, ve 12 katı tahtaları işleyebilen bir sürü üretici yok. Sinyal katmanı ve döngü katmanı arasında her zaman izolatıcı bir katmanı oluşturduğundan dolayı, 10 katmanlı tahta tasarımında sinyal hatlarını yollamak için orta 6 katmanı 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 bunlar gibi yönlendirmek. İzlerine bakmak, 1 ve 3 katlar, 4 ve 7 katlar katlı bir çift kombinasyondur ve 8 ve 10 katlar son katlı kombinasyonlardır. İzlerin yönünü değiştirmek gerektiğinde ilk kattaki sinyal çizgileri üçüncü katta "delikler üzerinden" olmalı ve sonra yönünü değiştirmeli olmalı. Pratik olarak, her zaman bunu yapmak mümkün değil, ama tasarım olarak, bu konsept 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 kattaki sinyal 3 katta "via" tarafından giderse 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 10 katına geçer. Bu sırada, dönüş sinyali 9. katından toprak uça ğını bulmak zorundadır, ve dönüş akışı, en yakın toprak bir delik aracılığıyla bulunması gerekiyor (yani direktörler ya da kapasitörler gibi toprak parçaları). Eğer bu kadar yakın bir yolun varsa, gerçekten şanslısın. Eğer bu kadar yakın vial yoksa, induktans arttıracak, kapasite azalacak ve EMI kesinlikle arttıracak. Sinyal çizgisinin karşılığındaki çiftini diğer düzenleme katlarına karşılığında bırakılması gerektiğinde, toprak çizgileri çizgilerin yakınlarına yerleştirilmeli, böylece dönüş sinyali uygun yerleştirme katına kolayca dönebilir. For layer 4 and 7 layered combinations, the signal loop will return from the power layer or the Yer layer (i.e. layer 5 or 6), because the capacitive coupling between the power layer and the Yer layer is good, and the signal is easy to transmit.

Çoklu Güç Düzenlerinin Tasarımı

Eğer aynı voltaj kaynağındaki iki güç uça ğının büyük bir akışı çıkarması gerekirse, devre tahtası iki güç uçağında ve yeryüzü uçaklarında yerleştirilmeli. Bu durumda, her iki güç ve toprak uçakları arasında insulating katları yerleştirilir. Bu şekilde., İki çift alacağız. elektrik otobüsü eşit bir impedans ile, şu anda eşit bir şekilde bölmeyi bekliyoruz.. 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, çoklu güç uçakları gerekiyor, farklı güç malzemeleri için kendi çift güç ve toprak uçaklarını yaratmak için aklında tutuyorlar. İkisi de yukarıdaki durumlarda, üreticinin uygulama gücünün ve toprak uçaklarının yerleştirilmesini kararladığında dengelenmiş bir yapıya ihtiyaçlarını düşünün.

Summarize

Çoğu mühendisler, 62 mil kalınlığı ve kör veya gömülmüş şekiller olmayan, standart basılı devre tahtaları olarak tasarlıyor., tahta katlanma ve sıkıştırma konusunda. Çok farklı kalınklarla tahtalar için, bu madde önerilen düzenleme tasarımı ideal olabilir. Ayrıca, Kör veya gömülmüş viallarla devre tahtaları farklı şekilde işleniyor., ve bu gazetedeki katlı yaklaşım uygulamayacak değil.. Kalın, işlem aracılığıyla, devre tablosu tasarımında devre tablosu katlarının sayısı, problemi çözmenin anahtarı değil.. Güzel katlı çubuğu, geçmişi ve ayrılmasını sağlamak. elektrik otobüsüelektrik uçağındaki geçici voltaj veya yeryüzü uçağının etkilenmesi için. Elektromagnetik sinyaller ve güç alanlarını korumak için anahtar.. Ideal olarak, sinyal izleme katı ve geri dönüş toprak katı arasında izolasyon katı olmalı., and the paired layer spacing (or more than one pair) should be as small as possible. Bu temel fikirler ve prensipler üzerinde,the PCB tahtası dizayn taleplerini sürekli uygulayabilir.. Now that IC rise times are and will be shorter, Bu madde tartışılan teknikler EMI'nin sorunlarını çözmek için önemlidir..