In the EMC design of PCB، اولین نگرانی تنظیم لایه است. لایه های برد از منبع تغذیه ، لایه زمین و لایه سیگنال تشکیل شده است. در طراحی محصولات EMC ، علاوه بر انتخاب قطعات و طراحی مدار ، طراحی خوب PCB نیز عامل بسیار مهمی است.

کلید طراحی EMC PCB این است که ناحیه جریان برگشتی را به حداقل برسانید و مسیر برگشت را در جهتی که ما طراحی کرده ایم جریان دهید. The layer design is the basis of PCB, how to do a good job of PCB layer design to make the EMC effect of PCB optimal?

Design ideas of PCB layer:

هسته برنامه ریزی و طراحی EMC چند لایه PCB برنامه ریزی منطقی مسیر برگشت سیگنال برای به حداقل رساندن ناحیه برگشت جریان سیگنال از لایه آینه تخته است ، به طوری که شار مغناطیسی را حذف یا به حداقل می رساند.

1. Board mirroring layer

لایه آینه یک لایه کامل از لایه صفحه پوشش دار مس (لایه منبع تغذیه ، لایه زمین) مجاور لایه سیگنال داخل PCB است. توابع اصلی به شرح زیر است:

(1) کاهش سر و صدای جریان برگشتی: لایه آینه می تواند یک مسیر امپدانس کم برای جریان برگشتی سیگنال ایجاد کند ، به ویژه هنگامی که جریان زیادی در سیستم توزیع قدرت وجود دارد ، نقش لایه آینه آشکارتر است.

(2) کاهش EMI: وجود لایه آینه مساحت حلقه بسته ایجاد شده توسط سیگنال و برگشت را کاهش می دهد و EMI را کاهش می دهد.

(3) کاهش خط تقاطع: کمک به کنترل مشکل تداخل بین خطوط سیگنال در مدار دیجیتال با سرعت بالا ، تغییر ارتفاع خط سیگنال از لایه آینه ، می توانید تداخل بین خطوط سیگنال را کنترل کنید ، هرچه ارتفاع کوچکتر باشد ، کوچکتر تقابل متقابل ؛

(4) کنترل امپدانس برای جلوگیری از بازتاب سیگنال.

انتخاب لایه آینه

(1) منبع تغذیه و سطح زمین را می توان به عنوان صفحه مرجع استفاده کرد و تأثیر محافظتی خاصی روی سیم کشی داخلی دارد.

(2) به طور نسبی ، صفحه قدرت دارای امپدانس مشخصه بالایی است و تفاوت بالقوه زیادی با سطح مرجع وجود دارد و تداخل فرکانس بالا در صفحه قدرت نسبتاً زیاد است.

(3) از منظر حفاظ ، سطح زمین عموماً زمین گیر شده و به عنوان نقطه مرجع سطح مرجع مورد استفاده قرار می گیرد و اثر محافظتی آن بسیار بهتر از هواپیمای قدرت است.

(4) When selecting the reference plane, the ground plane should be preferred, and the power plane should be selected second.

Magnetic flux cancellation principle:

According to Maxwell’s equations, all electrical and magnetic action between separate charged bodies or currents is transmitted through the intermediate region between them, whether it be a vacuum or solid matter. در PCB ، شار همیشه در خط انتقال پخش می شود. اگر مسیر جریان برگشتی rf موازی با مسیر سیگنال مربوطه باشد ، شار در مسیر برگشتی در جهت مخالف مسیر سیگنال است ، سپس آنها روی یکدیگر قرار می گیرند و اثر لغو شار به دست می آید.

ماهیت لغو شار ، کنترل مسیر برگشت سیگنال است ، همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است:

نحوه استفاده از قانون دست راست برای توضیح اثر لغو شار مغناطیسی هنگامی که لایه سیگنال در مجاورت قشر است به شرح زیر توضیح داده شده است:

(1) هنگامی که جریانی از سیم عبور می کند ، میدان مغناطیسی در اطراف سیم ایجاد می شود و جهت میدان مغناطیسی با قانون دست راست تعیین می شود.

(2) هنگامی که دو نزدیک به هم و موازی با سیم وجود دارد ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، یکی از رساناهای جریان الکتریسیته برای تخلیه ، و دیگری یک رسانای جریان برق ، در صورت عبور جریان الکتریکی از طریق سیم جریان دارد و سیگنال جریان برگشتی آن است ، سپس دو جهت مخالف جریان برابر است ، بنابراین میدان مغناطیسی آنها مساوی است ، اما جهت مخالف است ،بنابراین آنها یکدیگر را لغو می کنند.

Six layer board design example

1. For six-layer plates, scheme 3 is preferred;

تحلیل و بررسی:

(1) از آنجا که لایه سیگنال در مجاورت صفحه مرجع بازتاب قرار دارد و S1 ، S2 و S3 در مجاورت سطح زمین قرار دارند ، بهترین اثر لغو شار مغناطیسی به دست می آید. بنابراین ، S2 لایه مسیریابی ترجیحی است و پس از آن S3 و S1.

(2) صفحه قدرت در مجاورت صفحه GND قرار دارد ، فاصله بین هواپیماها بسیار کم است و دارای بهترین اثر لغو شار مغناطیسی و امپدانس سطح کم قدرت است.

(3) منبع تغذیه اصلی و پارچه کف مربوطه در لایه 4 و 5 قرار دارد. هنگامی که ضخامت لایه تنظیم می شود ، فاصله بین S2-P باید افزایش یابد و فاصله بین P-G2 باید کاهش یابد (فاصله بین لایه G1-S2 باید به ترتیب کاهش یابد) ، به طوری که امپدانس صفحه قدرت و تأثیر منبع تغذیه بر S2 را کاهش دهد.

2. When the cost is high, scheme 1 can be adopted;

تحلیل و بررسی:

(1) Because the signal layer is adjacent to the reflow reference plane and S1 and S2 are adjacent to the ground plane, this structure has the best magnetic flux cancellation effect;

(2) Due to the poor magnetic flux cancellation effect and high power plane impedance from the power plane to the GND plane through S3 and S2;

(3) Preferred wiring layer S1 and S2, followed by S3 and S4.

3. For six-layer plates, option 4

تحلیل و بررسی:

طرح 4 مناسب تر از طرح 3 برای نیازهای محلی و اندک سیگنال است ، که می تواند لایه سیم کشی عالی S2 را ارائه دهد.

4. Worst EMC effect, Scheme,تحلیل و بررسی:

In this structure, S1 and S2 are adjacent, S3 and S4 are adjacent, and S3 and S4 are not adjacent to the ground plane, so the magnetic flux cancellation effect is poor.

Cانحصار

اصول خاص طراحی لایه PCB:

(1) یک سطح زمین کامل (سپر) در زیر سطح جزء و سطح جوش وجود دارد.

(2) سعی کنید از مجاورت مستقیم دو لایه سیگنال اجتناب کنید.

(3) تمام لایه های سیگنال تا آنجا که ممکن است در مجاورت سطح زمین قرار دارند.

(4) لایه سیم کشی فرکانس بالا ، سرعت بالا ، ساعت و سایر سیگنال های کلیدی باید دارای صفحه زمین مجاور باشند.