У дадатак да выбару кампанентаў і схемы, добра друкаваная плата (PCB) дызайн таксама з’яўляецца вельмі важным фактарам у электрамагнітнай сумяшчальнасці. Ключ да канструкцыі друкаванай платы EMC – гэта максімальна паменшыць плошчу оплавления і дазволіць шляху оплавления цячы ў напрамку канструкцыі. Найбольш распаўсюджаныя праблемы зваротнага току ўзнікаюць з-за расколін у апорнай плоскасці, змены пласта апорнай плоскасці і сігналу, які праходзіць праз раз’ём. Перамычныя кандэнсатары або развязныя кандэнсатары могуць вырашыць некаторыя праблемы, але агульны супраціў кандэнсатараў, прахадных пераходаў, калодак і праводкі неабходна ўлічваць. Гэтая лекцыя пазнаёміць з тэхналогіяй праектавання друкаваных плат EMC з трох аспектаў: ​​стратэгія расслаення друкаванай платы, навыкі кампаноўкі і правілы праводкі.

Стратэгія расслаення друкаванай платы

Таўшчыня, праз працэс і колькасць слаёў у канструкцыі друкаванай платы не з’яўляюцца ключом да вырашэння праблемы. Добрая слаістая стэкінг павінна забяспечыць абход і развязку шыны харчавання і мінімізаваць пераходнае напружанне на ўзроўні харчавання або зазямлення. Ключ да экранавання электрамагнітнага поля сігналу і крыніцы харчавання. З пункту гледжання слядоў сігналу, добрай стратэгіяй наслаення павінна быць размяшчэнне ўсіх сігналаў на адным або некалькіх слаях, прычым гэтыя пласты знаходзяцца побач са слоем харчавання або пластом зямлі. Для крыніцы харчавання добрай стратэгіяй слаёў павінна быць тое, што энергетычны пласт прымыкае да пласта зямлі, а адлегласць паміж пластом харчавання і грунтавым пластом як мага менш. Гэта тое, што мы называем стратэгіяй «напластавання». Ніжэй мы канкрэтна пагаворым аб выдатнай стратэгіі слаёў друкаванай платы. 1. Плоскасць праекцыі пласта электраправодкі павінна знаходзіцца ў вобласці пласта плоскасці аплавлення. Калі пласт разводкі знаходзіцца не ў зоне праекцыі пласта плоскасці аплавлення, падчас праводкі будуць сігнальныя лініі за межамі вобласці праекцыі, што выкліча праблему «краёвага выпраменьвання», а таксама прывядзе да павелічэння плошчы сігнальнай петлі , у выніку чаго павялічваецца дыферэнцыяльны рэжым выпраменьвання . 2. Старайцеся пазбягаць наладжвання суседніх слаёў праводкі. Паколькі паралельныя сляды сігналу на суседніх слаях разводкі могуць выклікаць перакрыжаваныя перашкоды сігналу, калі немагчыма пазбегнуць суседніх слаёў праводкі, адлегласць паміж двума пластамі праводкі павінна быць адпаведна павялічана, а адлегласць паміж пластом праводкі і яго сігнальнай схемай павінна быць адпаведна павялічана. быць скарочаныя. 3. Сумежныя плоскія пласты павінны пазбягаць перакрыцця іх плоскасцей праекцыі. Паколькі, калі праекцыі перакрываюцца, ёмістасць сувязі паміж пластамі прывядзе да спалучэння шуму паміж пластамі адзін з адным.

Дызайн шматслаёвай дошкі

Калі тактавая частата перавышае 5 МГц або час нарастання сігналу менш за 5 нс, для добрага кантролю плошчы сігнальнай петлі звычайна патрабуецца шматслаёвая канструкцыя платы. Пры распрацоўцы шматслойных плат варта звярнуць увагу на наступныя прынцыпы: 1. Ключавы пласт электраправодкі (слой, дзе тактавая лінія, лінія шыны, лінія сігналу інтэрфейсу, радыёчастотная лінія, сігнальная лінія скіду, сігнальная лінія выбару мікрасхемы і розныя сігналы кіравання размешчаныя лініі) павінны прымыкаць да ўсёй плоскасці зазямлення, пераважна паміж дзвюма плоскасцямі зазямлення, як паказана на малюнку 1. Ключавыя сігнальныя лініі, як правіла, – гэта моцнае выпраменьванне або надзвычай адчувальныя сігнальныя лініі. Праводка блізка да плоскасці зямлі можа паменшыць плошчу сігнальнай петлі, паменшыць інтэнсіўнасць выпраменьвання або палепшыць здольнасць супраць перашкод.

Figure 1 The key wiring layer is between the two ground planes

2. Плоскасць харчавання павінна быць адведзена адносна суседняй плоскасці зазямлення (рэкамендаванае значэнне 5H~20H). Уцягванне сілавога плоскасці адносна яго зваротнай плоскасці зямлі можа эфектыўна падавіць праблему «краёвага выпраменьвання».

In addition, the main working power plane of the board (the most widely used power plane) should be close to its ground plane to effectively reduce the loop area of ​​the power supply current, as shown in Figure 3.

Figure 3 The power plane should be close to its ground plane

3. Whether there is no signal line ≥50MHz on the TOP and BOTTOM layers of the board. If so, it is best to walk the high-frequency signal between the two plane layers to suppress its radiation to the space.

Single-layer board and double-layer board design

Для праектавання аднаслаёвых і двухслаёвых дошак варта звярнуць увагу на праектаванне ключавых сігнальных ліній і ліній электраперадачы. Каб паменшыць плошчу ланцуга сілавога току, побач і паралельна ёй павінен быць провад зазямлення. «Лінія накіравальнай зазямлення» павінна быць пракладзена па абодва бакі ад ключавой сігнальнай лініі аднаслаёвай дошкі, як паказана на малюнку 4. Плоскасць праекцыі ключавой сігнальнай лініі двухслаёвай дошкі павінна мець вялікую плошчу зямлі , або тым жа метадам, што і аднаслаёвая плата, спраектуйце «кіруючую лінію заземлення», як паказана на малюнку 5. «Ахоўны провад зазямлення» з абодвух бакоў ключавой сігнальнай лініі можа паменшыць плошчу сігнальнай петлі, з аднаго боку, а таксама прадухіліць перакрыжаваныя перашкоды паміж сігнальнай лініяй і іншымі сігнальнымі лініямі.

Увогуле, расслаенне друкаванай платы можа быць распрацавана ў адпаведнасці з наступнай табліцай.

PCB layout skills

When designing the PCB layout, fully comply with the design principle of placing in a straight line along the signal flow direction, and try to avoid looping back and forth, as shown in Figure 6. This can avoid direct signal coupling and affect signal quality. In addition, in order to prevent mutual interference and coupling between circuits and electronic components, the placement of circuits and the layout of components should follow the following principles:

1. Калі на плаце спраектаваны інтэрфейс «чыстая зямля», кампаненты фільтрацыі і ізаляцыі павінны быць размешчаны на паласе ізаляцыі паміж «чыстым зямлёй» і працоўнай пляцоўкай. Гэта можа прадухіліць фільтраванне або ізаляцыю прылад ад злучэння адзін з адным праз плоскі пласт, што аслабляе эфект. Акрамя таго, на «чыстым грунце», акрамя фільтравальных і ахоўных прылад, нельга размяшчаць іншыя прылады. 2. Калі некалькі схем модуляў размяшчаюцца на адной і той жа друкаванай плаце, лічбавыя схемы і аналагавыя схемы, а таксама высакахуткасныя і нізкахуткасныя схемы павінны быць раскладзены асобна, каб пазбегнуць узаемных перашкод паміж лічбавымі схемамі, аналагавымі схемамі, высакахуткаснымі схемамі і нізкахуткасныя ланцугі. Акрамя таго, калі на друкаванай плаце адначасова існуюць ланцугі высокай, сярэдняй і нізкай хуткасці, каб прадухіліць выпраменьванне высокачашчыннага шуму ланцуга вонкі праз інтэрфейс.

3. Ланцуг фільтра порта уваходнага харчавання друкаванай платы павінен быць размешчаны блізка да інтэрфейсу, каб прадухіліць паўторнае злучэнне адфільтраванага ланцуга.

Малюнак 8 Схема фільтра порта ўводу харчавання павінна быць размешчана блізка да інтэрфейсу

4. The filtering, protection and isolation components of the interface circuit are placed close to the interface, as shown in Figure 9, which can effectively achieve the effects of protection, filtering and isolation. If there is both a filter and a protection circuit at the interface, the principle of first protection and then filtering should be followed. Because the protection circuit is used for external overvoltage and overcurrent suppression, if the protection circuit is placed after the filter circuit, the filter circuit will be damaged by overvoltage and overcurrent. In addition, since the input and output lines of the circuit will weaken the filtering, isolation or protection effect when they are coupled with each other, ensure that the input and output lines of the filter circuit (filter), isolation and protection circuit do not couple with each other during layout.

5. Sensitive circuits or devices (such as reset circuits, etc.) should be at least 1000 mil away from each edge of the board, especially the edge of the board interface.

6. Назапашвальнікі энергіі і кандэнсатары высокачашчынных фільтраў павінны быць размешчаны побач з схемамі блока або прыладамі з вялікімі зменамі току (напрыклад, уваходныя і выходныя клемы сілавога модуля, вентылятары і рэле), каб паменшыць плошчу контуру вялікі токавы контур.

7. Кампаненты фільтра павінны быць размешчаны побач, каб прадухіліць паўторныя перашкоды ў фільтраваным контуры.

8. Трымайце прылады моцнага выпраменьвання, такія як крышталі, крышталічныя генератары, рэле і імпульсныя крыніцы сілкавання, на адлегласці не менш за 1000 міль ад інтэрфейсных раздымаў платы. Такім чынам, перашкоды могуць выпраменьвацца непасрэдна або ток можа быць злучаны з выходным кабелем для выпраменьвання вонкі.

Правілы разводкі друкаванай платы

У дадатак да выбару кампанентаў і схемы, добрая праводка друкаванай платы (PCB) таксама вельмі важны фактар ​​электрамагнітнай сумяшчальнасці. Паколькі друкаваная плата з’яўляецца неад’емным кампанентам сістэмы, павышэнне электрамагнітнай сумяшчальнасці ў праводцы друкаванай платы не прынясе дадатковых выдаткаў на канчатковае завяршэнне вырабу. Любы павінен памятаць, што дрэнная размяшчэнне друкаванай платы можа выклікаць больш праблем з электрамагнітнай сумяшчальнасцю, а не ліквідаваць іх. У многіх выпадках нават даданне фільтраў і кампанентаў не можа вырашыць гэтыя праблемы. У рэшце рэшт, усю плату прыйшлося перанастроіць. Такім чынам, гэта самы эканамічна эфектыўны спосаб выпрацаваць добрыя звычкі праводкі друкаванай платы ў пачатку. Ніжэй будуць прадстаўлены некаторыя агульныя правілы разводкі друкаванай платы і стратэгіі праектавання ліній электраперадачы, зазямлення і сігнальных ліній. Нарэшце, у адпаведнасці з гэтымі правіламі, прапануюцца меры па паляпшэнню тыповай схемы друкаванай платы кандыцыянера. 1. Раздзяленне правадоў Функцыя падзелу праводак заключаецца ў мінімізацыі перакрыжаваных перашкод і шумоў паміж суседнімі ланцугамі ў адным і тым жа пласце друкаванай платы. У спецыфікацыі 3W сцвярджаецца, што ўсе сігналы (гадзіннік, відэа, аўдыё, скід і г.д.) павінны быць ізаляваны ад лініі да лініі, ад краю да краю, як паказана на малюнку 10. Для далейшага памяншэння магнітнай сувязі апорным зазямленнем з’яўляецца размешчаны каля ключавога сігналу, каб ізаляваць шум сувязі, які генеруецца іншымі сігнальнымі лініямі.

2. Налада лініі абароны і шунта Шунт і лінія абароны – гэта вельмі эфектыўны метад ізаляцыі і абароны ключавых сігналаў, такіх як сігналы сістэмных гадзіннікаў у шумным асяроддзі. На малюнку 21 паралельная або абарончая схема ў друкаванай плаце пракладзена ўздоўж ланцуга сігналу ключа. Схема абароны не толькі ізалюе магнітны паток сувязі, які генеруецца іншымі сігнальнымі лініямі, але і ізалюе ключавыя сігналы ад сувязі з іншымі сігнальнымі лініямі. Розніца паміж шунтирующей лініяй і лініяй абароны заключаецца ў тым, што шунтирующая лінія не павінна быць завершана (злучана з зазямленнем), але абодва канцы ахоўнай лініі павінны быць злучаныя з зазямленнем. Для таго, каб яшчэ больш паменшыць сувязь, схема абароны ў шматслаёвай друкаванай платы можа быць дададзена з шляхам да зямлі кожны другі сегмент.

3. Канструкцыя лініі электраперадачы заснавана на памеры току друкаванай платы, а шырыня лініі электраперадачы максімальна тоўстая, каб паменшыць супраціў шлейфа. У той жа час зрабіце кірунак лініі электраперадачы і заземляльнай лініі ў адпаведнасці з кірункам перадачы даных, што дапамагае павысіць здольнасць супраць шуму. У адной або падвойнай панэлі, калі лінія электраперадачы вельмі доўгая, развязальны кандэнсатар варта дадаваць да зямлі кожныя 3000 міл, а значэнне кандэнсатара складае 10 мкФ + 1000 пФ.

Канструкцыя зазямлення

Прынцыпы праектавання провада зазямлення:

(1) Лічбавае зазямленне аддзелена ад аналагавага зазямлення. Калі на друкаванай плаце прысутнічаюць як лагічныя, так і лінейныя схемы, іх варта максімальна аддзяліць. Зазямленне нізкачашчыннай ланцуга павінна быць максімальна заземлена паралельна ў адной кропцы. Калі фактычная праводка складаная, яе можна часткова падключыць паслядоўна, а затым зазямліць паралельна. Высокачашчынны ланцуг павінен быць заземлены ў некалькіх кропках паслядоўна, зазямляльны провад павінен быць кароткім і арандаваным, а заземляльная фальга, падобная на сетку, павінна быць максімальна выкарыстана вакол высокачашчыннага кампанента.

(2) Зазямляльны провад павінен быць як мага тоўшчы. Калі зазямляльны провад выкарыстоўвае вельмі шчыльную лінію, патэнцыял зазямлення змяняецца са зменай току, што зніжае прадукцыйнасць супраць шуму. Такім чынам, провад зазямлення павінен быць патоўшчаным, каб ён мог прапускаць на друкаванай дошцы ўтрая дапушчальны ток. Калі магчыма, зазямляльны провад павінен быць 2-3 мм або больш.

(3) The ground wire forms a closed loop. For printed boards composed only of digital circuits, most of their grounding circuits are arranged in loops to improve noise resistance.

Дызайн сігнальнай лініі

Для ключавых сігнальных ліній, калі плата мае ўнутраны пласт праводкі сігналу, ключавыя сігнальныя лініі, такія як гадзіннікі, павінны быць пракладзены на ўнутраным пласце, і прыярытэт аддаецца пераважнаму пласту праводкі. Акрамя таго, ключавыя сігнальныя лініі не павінны пракладвацца праз плошчу перагародкі, у тым ліку зазоры ў апорнай плоскасці, выкліканыя адрэзкамі і пракладкамі, інакш гэта прывядзе да павелічэння плошчы сігнальнага контуру. І лінія ключавога сігналу павінна быць больш чым на 3H ад краю апорнай плоскасці (H – гэта вышыня лініі ад апорнай плоскасці), каб падавіць эфект краю выпраменьвання. Для тактавых ліній, шынных ліній, радыёчастотных ліній і іншых сігнальных ліній моцнага выпраменьвання і сігнальных ліній скіду, сігнальных ліній выбару чыпа, сігналаў кіравання сістэмай і іншых адчувальных сігнальных ліній трымайце іх далей ад інтэрфейсу і выходных сігнальных ліній. Гэта прадухіляе сувязь на лініі моцнага выпраменьвальнага сігналу з выходнай сігнальнай лініяй і выпраменьванне вонкі; а таксама пазбягае знешніх перашкод, выкліканых выходнай сігнальнай лініяй інтэрфейсу ад сувязі з адчувальнай сігнальнай лініяй, што выклікае няправільную працу сістэмы. Лініі дыферэнцыяльных сігналаў павінны быць на адным пласце, аднолькавай даўжыні і ісці паралельна, падтрымліваючы ўстойлівы імпеданс, і паміж дыферэнцыяльнымі лініямі не павінна быць іншай праводкі. Паколькі імпеданс агульнага рэжыму пары дыферэнцыяльных ліній забяспечваецца роўным, яе здольнасць супраць перашкод можа быць палепшана. У адпаведнасці з прыведзенымі вышэй правіламі электраправодкі, тыповая схема друкаванай платы кандыцыянера ўдасканальваецца і аптымізуецца.