Daar is baie maniere om EMI-probleme op te los. Moderne EMI onderdrukking metodes sluit in: die gebruik van EMI onderdrukking coatings, die keuse van toepaslike EMI onderdrukking dele, en EMI simulasie ontwerp. Begin van die mees basiese PCB uitleg, bespreek hierdie artikel die rol en ontwerptegnieke van PCB-gelaagde stapeling in die beheer van EMI-straling.

Die redelike plasing van kapasitors van toepaslike kapasiteit naby die kragtoevoerpenne van die IC kan die IC-uitsetspanning vinniger laat spring. Die probleem eindig egter nie hier nie. As gevolg van die beperkte frekwensierespons van kapasitors, maak dit die kapasitors nie in staat om die harmoniese krag op te wek wat nodig is om die IC-uitset skoon in die volle frekwensieband aan te dryf nie. Daarbenewens sal die verbygaande spanning wat op die kragbusstaaf gevorm word, ‘n spanningsval oor die induktor van die ontkoppelingspad vorm. Hierdie oorgangsspannings is die hoof algemene modus EMI-interferensiebronne. Hoe moet ons hierdie probleme oplos?

Wat die IC op ons kringbord betref, kan die kraglaag rondom die IC beskou word as ‘n uitstekende hoëfrekwensiekapasitor, wat die deel van die energie wat deur die diskrete kapasitor uitgelek word, wat hoëfrekwensie-energie verskaf vir skoon uitset. Daarbenewens moet die induktansie van ‘n goeie kraglaag klein wees, so die verbygaande sein wat deur die induktansie gesintetiseer word, is ook klein, waardeur gewone modus EMI verminder word.

Natuurlik moet die verbinding tussen die kraglaag en die IC-kragpen so kort as moontlik wees, want die stygende rand van die digitale sein word vinniger en vinniger, en dit is die beste om dit direk aan die pad te koppel waar die IC-krag pen geleë is. Dit moet apart bespreek word.

Om gemeenskaplike-modus EMI te beheer, moet die kragvlak help om te ontkoppel en ‘n voldoende lae induktansie hê. Hierdie kragvliegtuig moet ‘n goed ontwerpte paar kragvliegtuie wees. Iemand mag dalk vra, hoe goed is goed? Die antwoord op die vraag hang af van die lae van die kragtoevoer, die materiale tussen die lae en die bedryfsfrekwensie (dit is ‘n funksie van die stygtyd van die IC). Oor die algemeen is die spasiëring van die kraglaag 6mil, en die tussenlaag is FR4-materiaal, die ekwivalente kapasitansie van die kraglaag per vierkante duim is ongeveer 75pF. Natuurlik, hoe kleiner die laagspasiëring, hoe groter is die kapasitansie.

Daar is nie baie toestelle met ‘n stygtyd van 100 tot 300 ps nie, maar volgens die huidige IC-ontwikkelingspoed sal toestelle met ‘n stygtyd in die reeks van 100 tot 300 ps ‘n hoë proporsie inneem. Vir stroombane met ‘n stygtyd van 100 tot 300ps, sal 3mil-laagspasiëring nie meer geskik wees vir die meeste toepassings nie. Op daardie tydstip was dit nodig om lae-tegnologie met ‘n laagspasiëring van minder as 1 mil te gebruik, en om FR4-diëlektriese materiale te vervang met materiale met hoë diëlektriese konstantes. Nou kan keramiek en keramiekplastiek aan die ontwerpvereistes van 100 tot 300 ps stygtydkringe voldoen.

Alhoewel nuwe materiale en nuwe metodes in die toekoms gebruik kan word, vir vandag se algemene 1 tot 3ns stygtydkringe, 3 tot 6mil laagspasiëring en FR4 diëlektriese materiale, is dit gewoonlik voldoende om hoë-end harmonieke te hanteer en die verbygaande sein laag genoeg te maak , dit wil sê, Algemene modus EMI kan baie laag verminder word. Die PCB-gelaagde stapelontwerpvoorbeelde wat in hierdie artikel gegee word, sal ‘n laagspasiëring van 3 tot 6 mils aanvaar.

Elektromagnetiese afskerming

Vanuit die perspektief van seinspore, behoort ‘n goeie laagstrategie te wees om alle seinspore op een of meer lae te plaas, hierdie lae is langs die kraglaag of grondlaag. Vir die kragtoevoer moet ‘n goeie laagstrategie wees dat die kraglaag aangrensend aan die grondlaag is, en die afstand tussen die kraglaag en die grondlaag so klein as moontlik is. Dit is wat ons die “gelaagde” strategie noem.

PCB stapeling

Watter soort stapelstrategie kan help om EMI te beskerm en te onderdruk? Die volgende gelaagde stapelskema veronderstel dat die kragtoevoerstroom op ‘n enkele laag vloei, en die enkelspanning of veelvuldige spannings word in verskillende dele van dieselfde laag versprei. Die geval van veelvuldige kraglae sal later bespreek word.

4-laag bord

Daar is verskeie potensiële probleme met die 4-laag bordontwerp. Eerstens, die tradisionele vierlaagbord met ‘n dikte van 62 mils, selfs al is die seinlaag op die buitenste laag, en die krag- en grondlae op die binneste laag, die afstand tussen die kraglaag en die grondlaag is nog te groot.

As die kostevereiste die eerste is, kan jy die volgende twee alternatiewe vir die tradisionele 4-laag bord oorweeg. Hierdie twee oplossings kan die werkverrigting van EMI-onderdrukking verbeter, maar hulle is slegs geskik vir toepassings waar die komponentdigtheid op die bord laag genoeg is en daar genoeg area rondom die komponente is (plaas die vereiste kragkoperlaag).

Die eerste opsie is die eerste keuse. Die buitenste lae van die PCB is almal grondlae, en die middelste twee lae is sein/krag lae. Die kragtoevoer op die seinlaag word met ‘n wye lyn gelei, wat die padimpedansie van die kragtoevoerstroom laag kan maak, en die impedansie van die seinmikrostrippad is ook laag. Vanuit die perspektief van EMI-beheer is dit die beste 4-laag PCB-struktuur beskikbaar. In die tweede skema gebruik die buitenste laag krag en grond, en die middelste twee lae gebruik seine. In vergelyking met die tradisionele 4-laag bord, is die verbetering kleiner, en die interlaag impedansie is so swak soos die tradisionele 4-laag bord.

As jy die spoorimpedansie wil beheer, moet die bogenoemde stapelskema baie versigtig wees om die spore onder die krag- en grondkoper-eilande te rangskik. Daarbenewens moet die koper-eilande op die kragtoevoer of grondlaag soveel as moontlik met mekaar verbind word om GS- en laefrekwensie-konnektiwiteit te verseker.

6-laag bord

As die digtheid van komponente op ‘n 4-laag bord relatief hoog is, is ‘n 6-laag bord die beste. Sommige stapelskemas in die 6-laag bordontwerp is egter nie goed genoeg om die elektromagnetiese veld te beskerm nie, en het min effek op die vermindering van die verbygaande sein van die kragbus. Twee voorbeelde word hieronder bespreek.

In die eerste geval word die kragtoevoer en grond op die 2de en 5de lae onderskeidelik geplaas. As gevolg van die hoë impedansie van die koperbedekking van die kragtoevoer, is dit baie ongunstig om die gewone modus EMI-straling te beheer. Uit die oogpunt van seinimpedansiebeheer is hierdie metode egter baie korrek.