Dadansoddiad ar Dechnoleg Dylunio PCB Yn seiliedig ar EMC

Yn ogystal â’r dewis o gydrannau a dyluniad cylched, da bwrdd cylched printiedig Mae dyluniad (PCB) hefyd yn ffactor pwysig iawn mewn cydweddoldeb electromagnetig. Yr allwedd i ddyluniad PCB EMC yw lleihau’r ardal ail-lenwi cymaint â phosibl a gadael i’r llwybr ail-lifo lifo i gyfeiriad y dyluniad. Daw’r problemau cerrynt dychwelyd mwyaf cyffredin o graciau yn yr awyren gyfeirio, gan newid haen yr awyren gyfeirio, a’r signal sy’n llifo trwy’r cysylltydd. Efallai y bydd cynwysyddion siwmper neu gynwysyddion datgysylltu yn datrys rhai problemau, ond rhaid ystyried rhwystriant cyffredinol cynwysyddion, vias, padiau a gwifrau. Bydd y ddarlith hon yn cyflwyno technoleg dylunio PCB EMC o dair agwedd: strategaeth haenu PCB, sgiliau gosodiad a rheolau gwifrau.

ipcb

Strategaeth haenu PCB

Nid y trwch, trwy’r broses a nifer yr haenau yn nyluniad y bwrdd cylched yw’r allwedd i ddatrys y broblem. Stacio haenog da yw sicrhau ffordd osgoi a datgysylltu’r bws pŵer a lleihau’r foltedd dros dro ar yr haen bŵer neu’r haen ddaear. Yr allwedd i gysgodi maes electromagnetig y signal a’r cyflenwad pŵer. O safbwynt olion signal, strategaeth haenu dda ddylai fod i roi’r holl olion signal ar un neu sawl haen, ac mae’r haenau hyn wrth ymyl yr haen bŵer neu’r haen ddaear. Ar gyfer y cyflenwad pŵer, dylai strategaeth haenu dda fod bod yr haen bŵer yn gyfagos i’r haen ddaear, a bod y pellter rhwng yr haen bŵer a’r haen ddaear mor fach â phosib. Dyma beth rydyn ni’n ei alw’n strategaeth “haenu”. Isod, byddwn yn siarad yn benodol am y strategaeth haenu PCB ragorol. 1. Dylai awyren daflunio yr haen weirio fod yn ei ardal haen awyren ail-lenwi. Os nad yw’r haen weirio yn ardal daflunio haen yr awyren ail-lenwi, bydd llinellau signal y tu allan i ardal yr amcanestyniad yn ystod y gwifrau, a fydd yn achosi’r broblem “ymbelydredd ymyl”, a bydd hefyd yn achosi i’r ardal dolen signal gynyddu. , gan arwain at fwy o ymbelydredd modd gwahaniaethol. 2. Ceisiwch osgoi sefydlu haenau gwifrau cyfagos. Oherwydd y gall olion signal cyfochrog ar haenau gwifrau cyfagos achosi crosstalk signal, os yw’n amhosibl osgoi’r haenau gwifrau cyfagos, dylid cynyddu’r bylchau rhwng y ddwy haen weirio yn briodol, a dylai’r bylchau haen rhwng yr haen weirio a’i gylched signal cael ei leihau. 3. Dylai haenau awyrennau cyfagos osgoi gorgyffwrdd â’u hawyrennau taflunio. Oherwydd pan fydd y rhagamcanion yn gorgyffwrdd, bydd y cynhwysedd cyplu rhwng yr haenau yn achosi i’r sŵn rhwng yr haenau gyplysu â’i gilydd.

Dyluniad bwrdd amlhaenog

Pan fydd amledd y cloc yn fwy na 5MHz, neu pan fydd yr amser codi signal yn llai na 5ns, er mwyn rheoli ardal dolen y signal yn dda, mae angen dyluniad bwrdd amlhaenog yn gyffredinol. Dylid rhoi sylw i’r egwyddorion canlynol wrth ddylunio byrddau amlhaenog: 1. Yr haen weirio allweddol (yr haen lle mae llinell y cloc, llinell fysiau, llinell signal rhyngwyneb, llinell amledd radio, llinell signal ailosod, llinell signal dewis sglodion a signal rheoli amrywiol dylai llinellau fod) wrth ymyl yr awyren ddaear gyfan, yn ddelfrydol rhwng y ddwy awyren ddaear, fel y Dangosir yn Ffigur 1. Mae’r llinellau signal allweddol yn gyffredinol yn ymbelydredd cryf neu’n linellau signal hynod sensitif. Gall gwifrau yn agos at yr awyren ddaear leihau arwynebedd y ddolen signal, lleihau dwyster yr ymbelydredd neu wella’r gallu gwrth-ymyrraeth.

Ffigur 1 Mae’r haen weirio allweddol rhwng y ddwy awyren ddaear

2. Dylai’r awyren bŵer gael ei thynnu’n ôl o’i chymharu â’r awyren ddaear gyfagos (gwerth argymelledig 5H ~ 20H). Gall tynnu’r awyren bŵer yn ôl o’i chymharu â’i awyren ddaear ddychwelyd yn effeithiol y broblem “ymbelydredd ymyl”.

Yn ogystal, dylai prif awyren pŵer gweithio’r bwrdd (yr awyren bŵer a ddefnyddir fwyaf) fod yn agos at ei awyren ddaear i leihau arwynebedd dolen y cerrynt cyflenwad pŵer yn effeithiol, fel y dangosir yn Ffigur 3.

Ffigur 3 Dylai’r awyren bŵer fod yn agos at ei awyren ddaear

3. P’un a oes llinell signal ≥50MHz ar haenau TOP a BOTTOM y bwrdd. Os felly, mae’n well cerdded y signal amledd uchel rhwng y ddwy haen awyren i atal ei ymbelydredd i’r gofod.

Dyluniad bwrdd un haen a bwrdd haen ddwbl

Ar gyfer dylunio byrddau un haen a haen ddwbl, dylid rhoi sylw i ddyluniad llinellau signal allweddol a llinellau pŵer. Rhaid bod gwifren ddaear wrth ymyl ac yn gyfochrog â’r olrhain pŵer i leihau arwynebedd y ddolen cerrynt pŵer. Dylid gosod “Line Ground Guide” ar ddwy ochr llinell signal allweddol y bwrdd un haen, fel y dangosir yn Ffigur 4. Dylai fod gan awyren daflunio llinell signal allweddol y bwrdd haen ddwbl ddarn mawr o ddaear , neu’r un dull â’r bwrdd un haen, dyluniwch “Guide Ground Line”, fel y dangosir yn Ffigur 5. Gall y “wifren ddaear warchod” ar ddwy ochr y llinell signal allweddol leihau’r ardal dolen signal ar y naill law, a hefyd atal crosstalk rhwng y llinell signal a llinellau signal eraill.

Yn gyffredinol, gellir cynllunio haeniad y bwrdd PCB yn ôl y tabl canlynol.

Sgiliau cynllun PCB

Wrth ddylunio cynllun PCB, cydymffurfiwch yn llawn â’r egwyddor ddylunio o osod mewn llinell syth ar hyd cyfeiriad llif y signal, a cheisiwch osgoi dolennu yn ôl ac ymlaen, fel y dangosir yn Ffigur 6. Gall hyn osgoi cyplu signal uniongyrchol ac effeithio ar ansawdd y signal. Yn ogystal, er mwyn atal ymyrraeth ar y cyd a chyplu rhwng cylchedau a chydrannau electronig, dylai gosod cylchedau a chynllun cydrannau ddilyn yr egwyddorion canlynol:

1. Os yw rhyngwyneb “tir glân” wedi’i ddylunio ar y bwrdd, dylid gosod y cydrannau hidlo ac ynysu ar y band ynysu rhwng y “tir glân” a’r tir gweithio. Gall hyn atal y dyfeisiau hidlo neu ynysu rhag cyplysu â’i gilydd trwy’r haen planar, sy’n gwanhau’r effaith. Yn ogystal, ar y “tir glân”, ar wahân i ddyfeisiau hidlo ac amddiffyn, ni ellir gosod unrhyw ddyfeisiau eraill. 2. Pan roddir cylchedau modiwl lluosog ar yr un PCB, dylid gosod cylchedau digidol a chylchedau analog, a chylchedau cyflym a chyflymder isel ar wahân er mwyn osgoi ymyrraeth ar y cyd rhwng cylchedau digidol, cylchedau analog, cylchedau cyflym, a cylchedau cyflymder isel. Yn ogystal, pan fo cylchedau cyflym, canolig a chyflymder isel yn bodoli ar y bwrdd cylched ar yr un pryd, er mwyn atal sŵn cylched amledd uchel rhag pelydru tuag allan trwy’r rhyngwyneb.

3. Dylid gosod cylched hidlo porthladd mewnbwn pŵer y bwrdd cylched yn agos at y rhyngwyneb i atal y gylched sydd wedi’i hidlo rhag cael ei chyplysu eto.

Ffigur 8 Dylid gosod cylched hidlo’r porthladd mewnbwn pŵer yn agos at y rhyngwyneb

4. Mae cydrannau hidlo, amddiffyn ac ynysu cylched y rhyngwyneb yn cael eu gosod yn agos at y rhyngwyneb, fel y dangosir yn Ffigur 9, a all gyflawni effeithiau amddiffyn, hidlo ac ynysu yn effeithiol. Os oes hidlydd a chylched amddiffyn wrth y rhyngwyneb, dylid dilyn yr egwyddor o amddiffyniad cyntaf ac yna hidlo. Oherwydd bod y gylched amddiffyn yn cael ei defnyddio ar gyfer gor-foltedd allanol ac ataliad gormodol, os yw’r gylched amddiffyn yn cael ei gosod ar ôl y gylched hidlo, bydd y gylched hidlo yn cael ei difrodi gan or-foltedd a gorlifo. Yn ogystal, gan y bydd llinellau mewnbwn ac allbwn y gylched yn gwanhau’r effaith hidlo, ynysu neu amddiffyn pan gânt eu cyplysu â’i gilydd, sicrhau nad yw llinellau mewnbwn ac allbwn y gylched hidlo (hidlydd), ynysu ac amddiffyn cylched yn gwneud hynny cwpl gyda’i gilydd yn ystod y cynllun.

5. Dylai cylchedau neu ddyfeisiau sensitif (fel ailosod cylchedau, ac ati) fod o leiaf 1000 mil i ffwrdd o bob ymyl o’r bwrdd, yn enwedig ymyl rhyngwyneb y bwrdd.

6. Dylid gosod cynwysyddion storio ynni a hidlwyr amledd uchel ger cylchedau’r uned neu ddyfeisiau gyda newidiadau cerrynt mawr (megis terfynellau mewnbwn ac allbwn y modiwl pŵer, ffaniau a rasys cyfnewid) i leihau arwynebedd dolen y dolen gyfredol fawr.

7. Rhaid gosod cydrannau’r hidlydd ochr yn ochr i atal ymyrraeth â’r cylched hidlo eto.

8. Cadwch ddyfeisiau ymbelydredd cryf fel crisialau, oscillatwyr crisial, rasys cyfnewid, a newid cyflenwadau pŵer o leiaf 1000 mils i ffwrdd o gysylltwyr rhyngwyneb y bwrdd. Yn y modd hwn, gellir pelydru’r ymyrraeth yn uniongyrchol neu gellir cyplysu’r cerrynt â’r cebl sy’n mynd allan i belydru tuag allan.

Rheolau gwifrau PCB

Yn ogystal â dewis cydrannau a dylunio cylched, mae gwifrau bwrdd cylched printiedig (PCB) da hefyd yn ffactor pwysig iawn mewn cydweddoldeb electromagnetig. Gan fod PCB yn rhan gynhenid ​​o’r system, ni fydd gwella cydnawsedd electromagnetig mewn gwifrau PCB yn dod â chostau ychwanegol i gwblhau’r cynnyrch yn derfynol. Dylai unrhyw un gofio y gall cynllun PCB gwael achosi mwy o broblemau cydnawsedd electromagnetig, yn hytrach na’u dileu. Mewn llawer o achosion, ni all hyd yn oed ychwanegu hidlwyr a chydrannau ddatrys y problemau hyn. Yn y diwedd, bu’n rhaid ailweirio’r bwrdd cyfan. Felly, dyma’r ffordd fwyaf cost-effeithiol i ddatblygu arferion gwifrau PCB da ar y dechrau. Bydd y canlynol yn cyflwyno rhai rheolau cyffredinol o weirio PCB a strategaethau dylunio llinellau pŵer, llinellau daear a llinellau signal. Yn olaf, yn ôl y rheolau hyn, cynigir mesurau gwella ar gyfer cylched bwrdd cylched printiedig nodweddiadol y cyflyrydd aer. 1. Gwahanu gwifrau Swyddogaeth gwahanu gwifrau yw lleihau crosstalk a chyplu sŵn rhwng cylchedau cyfagos yn yr un haen o’r PCB. Mae’r fanyleb 3W yn nodi bod yn rhaid i’r holl signalau (cloc, fideo, sain, ailosod, ac ati) gael eu hynysu o linell i linell, ymyl i ymyl, fel y dangosir yn Ffigur 10. Er mwyn lleihau’r cyplu magnetig ymhellach, mae’r tir cyfeirio yn wedi’i osod ger y signal allweddol i ynysu’r sŵn cyplu a gynhyrchir gan linellau signal eraill.

2. Amddiffyn a gosod llinell siyntio Mae siynt a llinell amddiffyn yn ddull effeithiol iawn i ynysu ac amddiffyn signalau allweddol, megis signalau cloc system mewn amgylchedd swnllyd. Yn Ffigur 21, mae’r gylched gyfochrog neu’r amddiffyniad yn y PCB wedi’i gosod ar hyd cylched y signal allweddol. Mae’r gylched amddiffyn nid yn unig yn ynysu’r fflwcs magnetig cyplu a gynhyrchir gan linellau signal eraill, ond mae hefyd yn ynysu signalau allweddol rhag cyplysu â llinellau signal eraill. Y gwahaniaeth rhwng y llinell siyntio a’r llinell amddiffyn yw nad oes rhaid terfynu’r llinell siyntio (wedi’i chysylltu â’r ddaear), ond rhaid cysylltu dau ben y llinell amddiffyn â’r ddaear. Er mwyn lleihau’r cyplu ymhellach, gellir ychwanegu’r cylched amddiffyn yn y PCB amlhaenog gyda llwybr i’r ddaear bob segment arall.

3. Mae dyluniad y llinell bŵer yn seiliedig ar faint cerrynt y bwrdd cylched printiedig, ac mae lled y llinell bŵer mor drwchus â phosibl i leihau gwrthiant y ddolen. Ar yr un pryd, gwnewch gyfeiriad y llinell bŵer a’r llinell ddaear yn gyson â chyfeiriad trosglwyddo data, sy’n helpu i wella’r gallu gwrth-sŵn. Mewn panel sengl neu ddwbl, os yw’r llinell bŵer yn hir iawn, dylid ychwanegu cynhwysydd datgysylltu i’r ddaear bob 3000 mil, a gwerth y cynhwysydd yw 10uF + 1000pF.

Dyluniad gwifren daear

Egwyddorion dylunio gwifren ddaear yw:

(1) Mae’r ddaear ddigidol wedi’i gwahanu o’r ddaear analog. Os oes cylchedau rhesymeg a chylchedau llinol ar y bwrdd cylched, dylid eu gwahanu cymaint â phosibl. Dylai daear y gylched amledd isel gael ei daearu’n gyfochrog ar un pwynt cymaint â phosibl. Pan fydd y gwifrau gwirioneddol yn anodd, gellir ei gysylltu’n rhannol mewn cyfres ac yna ei seilio yn gyfochrog. Dylai’r gylched amledd uchel gael ei daearu ar sawl pwynt mewn cyfres, dylai’r wifren ddaear fod yn fyr ac ar brydles, a dylid defnyddio’r ffoil daear ardal fawr debyg i’r grid o amgylch y gydran amledd uchel gymaint â phosibl.

(2) Dylai’r wifren sylfaen fod mor drwchus â phosibl. Os yw’r wifren ddaear yn defnyddio llinell dynn iawn, mae potensial y ddaear yn newid gyda newid y cerrynt, sy’n lleihau’r perfformiad gwrth-sŵn. Felly, dylid tewhau’r wifren ddaear fel y gall basio tair gwaith y cerrynt a ganiateir ar y bwrdd printiedig. Os yn bosibl, dylai’r wifren sylfaen fod yn 2 ~ 3mm neu fwy.

(3) Mae’r wifren ddaear yn ffurfio dolen gaeedig. Ar gyfer byrddau printiedig sy’n cynnwys cylchedau digidol yn unig, mae’r rhan fwyaf o’u cylchedau sylfaen wedi’u trefnu mewn dolenni i wella ymwrthedd sŵn.

Dyluniad llinell signal

Ar gyfer llinellau signal allweddol, os oes gan y bwrdd haen weirio signal mewnol, dylid gosod y llinellau signal allweddol fel clociau ar yr haen fewnol, a rhoddir blaenoriaeth i’r haen weirio a ffefrir. Yn ogystal, rhaid peidio â chyfeirio llinellau signal allweddol ar draws ardal y rhaniad, gan gynnwys bylchau awyrennau cyfeirio a achosir gan vias a phadiau, fel arall bydd yn arwain at gynnydd yn arwynebedd y ddolen signal. A dylai’r llinell signal allweddol fod yn fwy na 3H o ymyl yr awyren gyfeirio (H yw uchder y llinell o’r awyren gyfeirio) i atal yr effaith ymbelydredd ymyl. Ar gyfer llinellau cloc, llinellau bysiau, llinellau amledd radio a llinellau signal ymbelydredd cryf eraill ac ailosod llinellau signal, sglodion dewiswch linellau signal, signalau rheoli system a llinellau signal sensitif eraill, cadwch nhw i ffwrdd o’r rhyngwyneb a’r llinellau signal sy’n mynd allan. Mae hyn yn atal yr ymyrraeth ar y llinell signal pelydru gref rhag cyplysu â’r llinell signal sy’n mynd allan a phelydru tuag allan; ac mae hefyd yn osgoi’r ymyrraeth allanol a ddygir i mewn gan y llinell signal sy’n mynd allan o’r rhyngwyneb rhag cyplysu â’r llinell signal sensitif, gan achosi camweithrediad system. Dylai llinellau signal gwahaniaethol fod ar yr un haen, yr un hyd, ac yn rhedeg yn gyfochrog, gan gadw’r rhwystriant yn gyson, ac ni ddylai fod unrhyw wifrau eraill rhwng y llinellau gwahaniaethol. Oherwydd y sicrheir bod rhwystriant modd cyffredin y pâr llinell wahaniaethol yn gyfartal, gellir gwella ei allu gwrth-ymyrraeth. Yn ôl y rheolau gwifrau uchod, mae cylched bwrdd cylched printiedig nodweddiadol y cyflyrydd aer yn cael ei wella a’i optimeiddio.