PCB Blogu - EMI radyasyonunu kontrol etmek için PCB tahtasının rolü

Bu makale temel bir şekilde başlar. PCB tahtası düzenleme ve düzenleme tekniklerinin rolü ve tasarlama tekniklerini tartışıyor PCB tahtası EMI radyasyonu kontrol etmek için. EMI sorunu çözmek için birçok yol var.. Modern EMI baskı metodları içeriyor: EMI baskı kodlamalarının kullanımı, uygun EMI baskı parçalarının ve EMI simülasyonu tasarımının seçimini.

Güç otobüsü

IC'nin güç pinlerinin yakınlarında uygun kapasitelerle kapasitelerin düzenli yerleştirilmesi IC çıkış voltajı daha hızlı atlatabilir. However, ... problem does not end there. 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 birçok cihaz yok, fakat şu anda IC geliştirme oranında, 100 ile 300p'e yükselen saatler arasında yükselen cihazların oranı yüksek olacak. 100 ile 300p'e yükselen devreler için, çoğu uygulamalar için artık 3 mil katı boşluğu uygun olmayacak. O zaman, 1 milden az uzakta bir katman tekniklerini kullanmak ve FR4 dielektrik materyalini çok yüksek bir dielektrik konstantiyle değiştirmek gerekiyordu.. Şimdi, keramikler ve keramikler 100-300p saat devrelerinin dizayn ihtiyaçlarına uyabilir. Gelecekte yeni materyaller ve metodlar kabul edilebilir olsa da, günümüzde 1-3 ns zamanlı devreler yükseliyor, 3-6 mil uzay ve FR4 dielektrik materyaller, genelde yüksek sonlu harmonik yönetmek ve geçmişleri yeterince düşük tutmak için yeterli, yani ortak EMI modu çok düşük düşürülebilir. Bu madde verilen PCB tahtası katlı stack tasarımı örneğin in 3 ile 6 mil uzağını tahmin edecek.

Elektromagnetik koruması

From the signal routing point of view, a good layering strategy should be to place all signal traces on one or several layers next to power or ground planes. 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 tahta toplama

Ne stratejiler korumaya ve EMI'yi bastırmaya yardım eder? Aşa ğıdaki katlanma taslaması, tekrar katlanma akışı bir katta ve tek voltaj ya da çoklu voltaj aynı katmanın farklı bölümlerinde dağıtılmasını tahmin ediyor. Çoklu güç uçaklarının davası sonra tartışıldı.

1) 4 katı tahtası: 4 katı tahta tasarımı ile birkaç potansiyel sorun var. İlk önce, 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 dışarıdaki katları yer katıdır ve iki orta katı sinyal/güç katıdır. Bu... power supply on the signal layer is routed with wide traces, elektrik sağlamının düşük yolu engellemesini sağlıyor., 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 bakır adaları DC ve düşük frekans bağlantısını sağlamak için mümkün olduğunca yakın olarak bağlantılı olmalı.

2) 6 katı tahtası: Eğer 4 katı tahtasındaki komponentlerin yoğunluğu relativ büyük olursa, 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. 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 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). As mentioned earlier, the copper area should be connected to the internal ground plane at multiple points. 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, yer, sinyal, güç, yer, 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 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.

3) 10 katı tahtası: Çoklu katı tahtaların arasındaki izolasyon katı çok ince olduğundan beri 10-ya da 12 katı devre tahtasının katları arasındaki impedans çok düşük. Yükselme ve sıkıştırma konusunda sorun olmadığı sürece, muhteşem sinyal yetenekliliğini elde etmesi bekleniyor. 12 katı tahtaları 62 mil kalınlığıyla üretilmek daha zor. 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 yollamaktır. İzlerine bakmak, 1 ve 3 katı bir çift katı kombinasyonlardır, 4 ve 7 katı bir çift katı kombinasyonlardır, 8 ve 10 katı bir çift katı kombinasyonlardır. İzlerin yönünü değiştirmek gerektiğinde ilk kattaki sinyal çizgileri üçüncü katta "delikler üzerinden" olmalı ve sonra yönünü değiştirmeli olmalı. Pratik üzerinde her zaman bunu yapmak mümkün değil, ama tasarım konsepti olarak buna 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 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, bu 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 akışının delikten en yakın toprak bulması gerekiyor (yani direktörler veya kapasitörler gibi toprak parçaları) gibi. Eğer bu şekilde yakın bir şekilde bulursanız, gerçekten şanslısınız. If there are no such close vias available, the inductance will increase, the capacitance will decrease, and the EMI will definitely increase. 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 güç katından veya toprak katından dönecek (yani 5. katı veya 6. katı), çünkü güç katı ve toprak katı arasındaki kapasitetli bağlantı iyi ve sinyal yayılmak kolaydır.

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. In this case, insulating layers are placed between each pair of power and ground planes. 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, 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.

Toplaştırma

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, the layering scheme recommended in this article may not be ideal. Ayrıca, Kör veya gömülmüş viallarla devre tahtaları farklı şekilde işleniyor., ve bu gazetedeki katlı yaklaşım uygulamayacak değil.. Kalın, devre tahtasındaki devre tahtasının sayısı ile, tasarım sorunun çözmesinin anahtarı değil.. Güç otobüsünün kapatılmasını ve ayrılmasını sağlamaktadır., bu yüzden elektrik uçağındaki geçici voltaj veya yeryüzü uçağının etkilenmesini. 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..