Im EMV-Design von PCB, ist die erste Sorge die Ebeneneinstellung; Die Schichten der Platine bestehen aus Stromversorgung, Masseschicht und Signalschicht. Beim EMV-Design von Produkten ist neben der Auswahl der Komponenten und des Schaltungsdesigns auch ein gutes PCB-Design ein sehr wichtiger Faktor.

The key to the EMC design of PCB is to minimize the backflow area and make the backflow path flow in the direction we designed. Das Layer-Design ist die Grundlage von PCB, wie kann man das PCB-Layer-Design gut machen, um DIE EMV-Wirkung von PCB optimal zu gestalten?

I. Designideen der PCB-Schicht

The core of PCB laminated EMC planning and design is to reasonably plan signal backflow path to minimize the backflow area of signal from the board mirror layer, so as to eliminate or minimize magnetic flux.

Spiegelungsschicht auf einer Platine

Die Spiegelschicht ist eine komplette Schicht aus kupferbeschichteter Planschicht (Stromversorgungsschicht, Erdungsschicht) neben der Signalschicht innerhalb der Leiterplatte. Die Hauptfunktionen sind wie folgt:

(1) Reduzieren Sie das Rückflussrauschen: Die Spiegelschicht kann einen Pfad mit niedriger Impedanz für den Rückfluss der Signalschicht bereitstellen, insbesondere wenn ein großer Stromfluss im Stromverteilungssystem vorhanden ist, ist die Rolle der Spiegelschicht offensichtlicher.

(2) EMI-Reduzierung: Das Vorhandensein der Spiegelschicht reduziert die Fläche der geschlossenen Schleife, die durch das Signal und den Rückfluss gebildet wird, und reduziert EMI;

(3) reduce crosstalk: help to control the crosstalk problem between signal lines in high-speed digital circuit, change the height of the signal line from the mirror layer, you can control the crosstalk between signal lines, the smaller the height, the smaller the crosstalk;

(4) Impedanzkontrolle, um Signalreflexionen zu verhindern.

Selection of mirror layer

(1) Sowohl die Stromversorgung als auch die Masseebene können als Referenzebene verwendet werden und haben eine gewisse Abschirmwirkung auf die interne Verdrahtung;

(2) Relatively speaking, the power plane has a high characteristic impedance, and there is a large potential difference with the reference level, and the high-frequency interference on the power plane is relatively large;

(3) From the perspective of shielding, the ground plane is generally grounded and used as the reference point of the reference level, and its shielding effect is far better than that of the power plane;

(4) Bei der Auswahl der Referenzebene sollte die Masseebene bevorzugt und die Leistungsebene als zweites ausgewählt werden

Two, magnetic flux cancellation principle

Nach den Maxwell-Gleichungen wird alle elektrische und magnetische Wirkung zwischen getrennten geladenen Körpern oder Strömen durch den Zwischenbereich zwischen ihnen übertragen, sei es ein Vakuum oder ein Feststoff. In a PCB, the flux is always propagated in the transmission line. If the rf backflow path is parallel to the corresponding signal path, the flux on the backflow path is in the opposite direction to that on the signal path, then they are superimposed on each other, and the effect of flux cancellation is obtained.

Die Natur der magnetischen Flussaufhebung

Das Wesen der Flussaufhebung ist die Kontrolle des Signalrückflusspfades, wie im folgenden Diagramm gezeigt:

The right hand rule explains the magnetic flux cancellation effect

How to use the right hand rule to explain the magnetic flux cancellation effect when the signal layer is adjacent to the stratum is explained as follows:

(1) Wenn ein Strom durch den Draht fließt, wird um den Draht herum ein Magnetfeld erzeugt, und die Richtung des Magnetfelds wird durch die Rechte-Hand-Regel bestimmt.

(2) Wenn zwei nahe beieinander und parallel zum Draht liegen, wie in der Abbildung unten gezeigt, muss einer der Stromleiter abfließen, der andere ein Stromleiter fließen, wenn der elektrische Strom durch den fließt Draht sind Strom und sein Rückstromsignal, dann sind die beiden entgegengesetzten Stromrichtungen gleich, also sind ihr Magnetfeld gleich, aber die Richtung ist entgegengesetzt,Also heben sie sich gegenseitig auf.

Fünf, sechs Board-Designbeispiele

Bei sechs Schichten wird Plan 3 bevorzugt

Analyse:

(1) Da sich die Signalschicht neben der Reflow-Referenzebene befindet und S1, S2 und S3 neben der Masseebene liegen, wird der beste Magnetfluss-Auslöschungseffekt erzielt. Daher ist S2 die bevorzugte Routing-Schicht, gefolgt von S3 und S1.

(2) Die Leistungsebene grenzt an die GND-Ebene an, der Abstand zwischen den Ebenen ist sehr gering und sie hat den besten Magnetfluss-Auslöschungseffekt und eine niedrige Impedanz der Leistungsebene.

(3) Die Hauptstromversorgung und das dazugehörige Bodentuch befinden sich auf den Schichten 4 und 5. Wenn die Schichtdicke eingestellt ist, sollte der Abstand zwischen S2-P vergrößert und der Abstand zwischen P-G2 verringert werden (der Abstand zwischen Schicht G1-S2 sollte entsprechend reduziert werden), um die Impedanz der Powerplane und den Einfluss der Stromversorgung auf S2 zu reduzieren.

Für sechs Schichten, Option 4

Analyse:

Schema 4 ist für lokale, kleine Anzahl von Signalanforderungen besser geeignet als Schema 3, was eine ausgezeichnete Verdrahtungsschicht S2 bereitstellen kann.

Schlimmster EMV-Effekt, Plan 2

Analyse: In dieser Struktur sind S1 und S2 benachbart, S3 und S4 benachbart und S3 und S4 sind nicht benachbart zu der Masseebene, so dass der Magnetflussaufhebungseffekt schlecht ist.

Abschluss

Specific principles of PCB layer design:

(1) There is a complete ground plane (shield) below the component surface and welding surface;

(2) Versuchen Sie, das direkte Angrenzen von zwei Signalschichten zu vermeiden;

(3) Alle Signalschichten sind so weit wie möglich an die Masseebene angrenzend;

(4) Die Verdrahtungsschicht von Hochfrequenz-, Hochgeschwindigkeits-, Takt- und anderen Schlüsselsignalen sollte eine angrenzende Masseebene haben.