En el diseño EMC de PCB, la primera preocupación es la configuración de la capa; Las capas de la placa se componen de fuente de alimentación, capa de tierra y capa de señal. En el diseño de productos EMC, además de la selección de componentes y el diseño de circuitos, un buen diseño de PCB también es un factor muy importante.

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. El diseño de capas es la base de PCB, ¿cómo hacer un buen trabajo en el diseño de capas de PCB para que EL efecto EMC de PCB sea óptimo?

I. Ideas de diseño de la capa de PCB

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.

Single board mirroring layer

La capa de espejo es una capa completa de capa plana recubierta de cobre (capa de suministro de energía, capa de conexión a tierra) adyacente a la capa de señal dentro de la PCB. Las funciones principales son las siguientes:

(1) Reducir el ruido de reflujo: la capa de espejo puede proporcionar una ruta de baja impedancia para el reflujo de la capa de señal, especialmente cuando hay un gran flujo de corriente en el sistema de distribución de energía, el papel de la capa de espejo es más obvio.

(2) Reducción de EMI: la existencia de la capa de espejo reduce el área del circuito cerrado formado por la señal y el reflujo y reduce la 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) Control de impedancia para evitar el reflejo de la señal.

Selection of mirror layer

(1) Tanto la fuente de alimentación como el plano de tierra se pueden utilizar como plano de referencia y tienen un cierto efecto de blindaje en el cableado interno;

(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) Al seleccionar el plano de referencia, se debe preferir el plano de tierra y el plano de potencia se debe seleccionar en segundo lugar.

Two, magnetic flux cancellation principle

Según las ecuaciones de Maxwell, toda la acción eléctrica y magnética entre cuerpos o corrientes cargados separados se transmite a través de la región intermedia entre ellos, ya sea un vacío o una materia sólida. 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.

La naturaleza de la cancelación del flujo magnético.

La esencia de la cancelación de flujo es el control de la ruta del flujo de retorno de la señal, como se muestra en el siguiente diagrama:

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) Cuando una corriente fluye a través del cable, se genera un campo magnético alrededor del cable y la dirección del campo magnético está determinada por la regla de la mano derecha.

(2) cuando hay dos cerca uno del otro y paralelos al cable, como se muestra en la figura siguiente, uno de los conductores de electricidad para drenar, el otro un conductor de electricidad para fluir, si la corriente eléctrica fluye a través del el cable es corriente y su señal de corriente de retorno, entonces las dos direcciones opuestas de la corriente son iguales, por lo que su campo magnético es igual, pero la dirección es opuesta,Entonces se anulan el uno al otro.

Cinco, seis ejemplos de diseño de placas

Para seis capas, se prefiere el plan 3

Análisis:

(1) Como la capa de señal es adyacente al plano de referencia de reflujo, y S1, S2 y S3 son adyacentes al plano de tierra, se logra el mejor efecto de cancelación de flujo magnético. Por lo tanto, S2 es la capa de enrutamiento preferida, seguida de S3 y S1.

(2) El plano de potencia es adyacente al plano GND, la distancia entre los planos es muy pequeña y tiene el mejor efecto de cancelación de flujo magnético y baja impedancia del plano de potencia.

(3) La fuente de alimentación principal y su paño de piso correspondiente se encuentran en la capa 4 y 5. Cuando se establece el grosor de la capa, el espacio entre S2-P debe aumentarse y el espacio entre P-G2 debe reducirse (el espacio entre capas G1-S2 debe reducirse correspondientemente), para reducir la impedancia del plano de potencia y la influencia de la fuente de alimentación en S2.

Para seis capas, opción 4

Análisis:

El esquema 4 es más adecuado que el esquema 3 para requisitos de señal locales pequeños, que pueden proporcionar una excelente capa de cableado S2.

Peor efecto EMC, plan 2

Análisis: en esta estructura, S1 y S2 son adyacentes, S3 y S4 son adyacentes y S3 y S4 no son adyacentes al plano de tierra, por lo que el efecto de cancelación de flujo magnético es pobre.

conclusión

Specific principles of PCB layer design:

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

(2) Intente evitar la adyacencia directa de dos capas de señal;

(3) Todas las capas de señales son adyacentes al plano de tierra en la medida de lo posible;

(4) La capa de cableado de alta frecuencia, alta velocidad, reloj y otras señales clave debe tener un plano de tierra adyacente.