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.

Der Schlüssel zum EMV-Design von Leiterplatten besteht darin, den Rückflussbereich zu minimieren und den Rückflusspfad in die von uns entworfene Richtung fließen zu lassen. 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?

Designideen der PCB-Schicht:

Der Kern der PCB-laminierten EMV-Planung und -Designs besteht darin, den Signalrückflusspfad vernünftig zu planen, um den Rückflussbereich des Signals von der Platinenspiegelschicht zu minimieren, um den magnetischen Fluss zu eliminieren oder zu minimieren.

1. Board-Spiegelungsschicht

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) Übersprechen reduzieren: Helfen Sie, das Übersprechen zwischen Signalleitungen in einer digitalen Hochgeschwindigkeitsschaltung zu kontrollieren, ändern Sie die Höhe der Signalleitung von der Spiegelschicht, Sie können das Übersprechen zwischen Signalleitungen steuern, je kleiner die Höhe, desto kleiner das Übersprechen;

(4) Impedanzkontrolle, um Signalreflexionen zu verhindern.

Auswahl der Spiegelschicht

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

(2) Relativ ausgedrückt hat die Stromebene eine hohe charakteristische Impedanz, und es besteht eine große Potentialdifferenz zum Referenzpegel, und die Hochfrequenzstörung auf der Stromebene ist relativ groß;

(3) Aus Sicht der Abschirmung ist die Masseplatte im Allgemeinen geerdet und wird als Bezugspunkt der Referenzebene verwendet, und ihre Abschirmwirkung ist weitaus besser als die der Stromebene;

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

Prinzip der magnetischen Flussaufhebung:

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 einer Leiterplatte breitet sich der Fluss immer in der Übertragungsleitung aus. Wenn der HF-Rückflusspfad parallel zum entsprechenden Signalpfad ist, ist der Fluss auf dem Rückflusspfad in der entgegengesetzten Richtung zu dem auf dem Signalpfad, dann werden sie einander überlagert und der Effekt der Flussaufhebung wird erhalten.

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

Wie man die Rechte-Hand-Regel verwendet, um den Magnetfluss-Auslöschungseffekt zu erklären, wenn die Signalschicht an die Schicht angrenzt, wird wie folgt erklärt:

(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.

Designbeispiel für eine sechslagige Platine

1. Für sechsschichtige Platten wird Schema 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.

2. Wenn die Kosten hoch sind, kann Schema 1 übernommen werden;

Analyse:

(1) Da die Signalschicht neben der Reflow-Referenzebene liegt und S1 und S2 neben der Masseebene liegen, hat diese Struktur den besten Magnetfluss-Auslöschungseffekt;

(2) Aufgrund des schwachen Magnetflussaufhebungseffekts und der hohen Leistungsebenenimpedanz von der Leistungsebene zur GND-Ebene über S3 und S2;

(3) Bevorzugte Verdrahtungsschicht S1 und S2, gefolgt von S3 und S4.

3. Für sechsschichtige Platten, Option 4

Analyse:

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

4. Schlimmster EMV-Effekt, Schema,Analyse:

Bei 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.

CSchlussfolgerung

Spezifische Prinzipien des PCB-Layer-Designs:

(1) Unter der Bauteiloberfläche und der Schweißoberfläche befindet sich eine vollständige Masseebene (Abschirmung);

(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.