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電路設計

電路設計 - PCB層壓設計和EMC抑制

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電路設計 - PCB層壓設計和EMC抑制

PCB層壓設計和EMC抑制

2021-10-23
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Author:Downs

在PCB的EMC設計考慮中, 首先涉及的是圖層設定; 單板層數由功率數組成, 接地和訊號層; 在產品的EMC設計中, 除了元件的選擇和電路設計之外, 好的 PCB設計 也是一個非常重要的因素.

關鍵在於 PCB EMC 設計是盡可能减少回流面積,使回流路徑朝著我們設計的方向流動. 層設計是PCB的基礎. 如何做好工作 PCB層 使PCB的EMC效果最佳的設計?

PCB層設計思想:

PCB堆棧EMC規劃設計思想的覈心是合理規劃訊號返回路徑,並使單板鏡像層的訊號返回面積最小,從而可以消除或最小化磁通量。

單板反射層

鏡像層是PCB內與訊號層相鄰的完整覆銅板層(電源層、接地層)。 它具有以下功能:

降低返回雜訊:鏡像層可以為訊號層返回提供低阻抗路徑,特別是當配電系統中有大電流流動時,鏡像層的作用更為明顯。

减少電磁干擾:鏡像層的存在减少了訊號和回流形成的閉環面積,並减少了電磁干擾;

减少串擾:幫助控制高速數位電路中訊號軌跡之間的串擾問題。 通過改變來自鏡像層的訊號線的高度,可以控制訊號線之間的串擾。 高度越小,串擾越小;

阻抗控制:防止訊號反射。

電路板

鏡像層選擇

電源和接地層均可作為基準面,對內部佈線有一定的遮罩作用;

相對而言,功率平面具有較高的特性阻抗,與參攷電平存在較大的電位差,功率平面上的高頻干擾相對較大;

從遮罩的角度來看,接地板通常接地並用作參攷電平參考點,其遮罩效果遠優於電源面;

選擇基準面時,應優先選擇地平面,其次選擇電源平面。

磁通抵消原理:

根據麥克斯韋方程,離散帶電體或電流之間的所有電和磁相互作用都通過它們之間的中間區域傳輸,無論中間區域是真空還是物理物質。 在PCB中,磁通量始終在傳輸線中傳播。 如果射頻返回路徑與其對應的訊號路徑平行,則返回路徑上的磁通量和訊號路徑上的磁通量方向相反,並且它們相互疊加。 得到了磁通抵消的效果。

磁通量抵消的本質是控制訊號返回路徑

當電流流過導線時,導線周圍會產生磁場,磁場的方向由右手定則確定。

如下圖所示,當兩條平行導線彼此靠近時,一根導線的電流流出,另一根導線的電流流入。 如果流過兩根導線的電流是訊號電流及其回流電流,那麼這兩個電流大小相等,方向相反,囙此它們的磁場大小相等,方向相反,囙此可以相互抵消。

具體原理為:元件表面和焊接表面下方的完整接地層(遮罩); 儘量避免兩個訊號層直接相鄰; 所有訊號層應盡可能靠近地平面; 關鍵訊號,如高頻、高速、時鐘等。佈線層必須具有相鄰的接地層。

PCB層 設計