EMI સમસ્યાઓ હલ કરવાની ઘણી રીતો છે. આધુનિક EMI સપ્રેશન પદ્ધતિઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: EMI સપ્રેશન કોટિંગ્સનો ઉપયોગ, યોગ્ય EMI સપ્રેશન પાર્ટ્સ પસંદ કરવા અને EMI સિમ્યુલેશન ડિઝાઇન. સૌથી મૂળભૂત થી શરૂ પીસીબી લેઆઉટ, આ લેખ EMI રેડિયેશનને નિયંત્રિત કરવામાં PCB સ્તરીય સ્ટેકીંગની ભૂમિકા અને ડિઝાઇન તકનીકોની ચર્ચા કરે છે.

ICના પાવર સપ્લાય પિન પાસે યોગ્ય ક્ષમતાના કેપેસિટરને વ્યાજબી રીતે મૂકવાથી IC આઉટપુટ વોલ્ટેજ વધુ ઝડપી બની શકે છે. જો કે, સમસ્યા અહીં સમાપ્ત થતી નથી. કેપેસિટરના મર્યાદિત આવર્તન પ્રતિભાવને કારણે, આ કેપેસિટર્સ સંપૂર્ણ ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં IC આઉટપુટને સ્વચ્છ રીતે ચલાવવા માટે જરૂરી હાર્મોનિક પાવર જનરેટ કરવામાં અસમર્થ બનાવે છે. વધુમાં, પાવર બસ બાર પર રચાયેલ ક્ષણિક વોલ્ટેજ ડીકોપલિંગ પાથના ઇન્ડક્ટરમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ બનાવશે. આ ક્ષણિક વોલ્ટેજ એ મુખ્ય સામાન્ય મોડ EMI દખલગીરી સ્ત્રોત છે. આપણે આ સમસ્યાઓ કેવી રીતે હલ કરવી જોઈએ?

જ્યાં સુધી અમારા સર્કિટ બોર્ડ પરના ICનો સંબંધ છે, IC ની આસપાસના પાવર લેયરને એક ઉત્તમ ઉચ્ચ-આવર્તન કેપેસિટર તરીકે ગણી શકાય, જે સ્વચ્છતા માટે ઉચ્ચ-આવર્તન ઊર્જા પૂરી પાડતા અલગ કેપેસિટર દ્વારા લીક થયેલી ઊર્જાના ભાગને એકત્રિત કરી શકે છે. આઉટપુટ વધુમાં, સારા પાવર લેયરનું ઇન્ડક્ટન્સ નાનું હોવું જોઈએ, તેથી ઇન્ડક્ટન્સ દ્વારા સંશ્લેષિત ક્ષણિક સિગ્નલ પણ નાનું હોય છે, જેનાથી સામાન્ય મોડ EMI ઘટે છે.

અલબત્ત, પાવર લેયર અને IC પાવર પિન વચ્ચેનું જોડાણ શક્ય તેટલું ટૂંકું હોવું જોઈએ, કારણ કે ડિજિટલ સિગ્નલની વધતી ધાર વધુ ઝડપી અને ઝડપી બની રહી છે, અને તેને સીધા પેડ સાથે કનેક્ટ કરવું શ્રેષ્ઠ છે જ્યાં IC પાવર પિન સ્થિત છે. આની અલગથી ચર્ચા કરવાની જરૂર છે.

કોમન-મોડ EMI ને નિયંત્રિત કરવા માટે, પાવર પ્લેનને ડીકપલિંગમાં મદદ કરવી જોઈએ અને તેમાં પૂરતા પ્રમાણમાં ઓછું ઇન્ડક્ટન્સ હોવું જોઈએ. આ પાવર પ્લેન પાવર પ્લેનની સારી રીતે ડિઝાઈન કરેલ જોડી હોવી જોઈએ. કોઈ પૂછે કે સારું કેટલું સારું? પ્રશ્નનો જવાબ પાવર સપ્લાયના સ્તરીકરણ, સ્તરો વચ્ચેની સામગ્રી અને ઓપરેટિંગ આવર્તન (એટલે ​​​​કે, IC ના ઉદય સમયનું કાર્ય) પર આધારિત છે. સામાન્ય રીતે, પાવર લેયરનું અંતર 6mil છે, અને ઇન્ટરલેયર FR4 સામગ્રી છે, પ્રતિ ચોરસ ઇંચ પાવર લેયરની સમકક્ષ કેપેસીટન્સ લગભગ 75pF છે. દેખીતી રીતે, સ્તરનું અંતર જેટલું નાનું હશે, તેટલું વધારે કેપેસીટન્સ.

100 થી 300 પીએસના ઉદય સમય સાથે ઘણા બધા ઉપકરણો નથી, પરંતુ વર્તમાન IC વિકાસ ગતિ અનુસાર, 100 થી 300 પીએસની રેન્જમાં વધારો સમય ધરાવતા ઉપકરણો ઉચ્ચ પ્રમાણ પર કબજો કરશે. 100 થી 300ps ના ઉદય સમય સાથેના સર્કિટ માટે, 3mil સ્તર અંતર મોટાભાગની એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય રહેશે નહીં. તે સમયે, 1 મિલ કરતા ઓછા સ્તરના અંતર સાથે લેયરિંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરવો અને FR4 ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીને ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંકો ધરાવતી સામગ્રી સાથે બદલવી જરૂરી હતી. હવે, સિરામિક્સ અને સિરામિક પ્લાસ્ટિક 100 થી 300 પીએસ રાઇઝ ટાઇમ સર્કિટની ડિઝાઇન જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે.

જો કે ભવિષ્યમાં નવી સામગ્રી અને નવી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ થઈ શકે છે, આજના સામાન્ય 1 થી 3ns રાઇઝ ટાઈમ સર્કિટ, 3 થી 6 મિલ લેયર સ્પેસિંગ અને FR4 ડાઇલેક્ટ્રીક સામગ્રી માટે, તે સામાન્ય રીતે હાઇ-એન્ડ હાર્મોનિક્સને હેન્ડલ કરવા અને ક્ષણિક સિગ્નલને પર્યાપ્ત નીચા બનાવવા માટે પૂરતું છે. , એટલે કે, સામાન્ય મોડ EMI ખૂબ જ ઓછી ઘટાડી શકાય છે. આ લેખમાં આપેલા PCB સ્તરવાળી સ્ટેકીંગ ડિઝાઇન ઉદાહરણો 3 થી 6 mils નું સ્તર અંતર ધારણ કરશે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કવચ

સિગ્નલ ટ્રેસના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, એક સારી લેયરિંગ વ્યૂહરચના તમામ સિગ્નલ ટ્રેસને એક અથવા વધુ સ્તરો પર મૂકવાની હોવી જોઈએ, આ સ્તરો પાવર લેયર અથવા ગ્રાઉન્ડ લેયરની બાજુમાં હોય છે. પાવર સપ્લાય માટે, લેયરિંગની સારી વ્યૂહરચના એ હોવી જોઈએ કે પાવર લેયર ગ્રાઉન્ડ લેયરને અડીને હોય અને પાવર લેયર અને ગ્રાઉન્ડ લેયર વચ્ચેનું અંતર શક્ય તેટલું ઓછું હોય. આને આપણે “લેયરિંગ” વ્યૂહરચના કહીએ છીએ.

પીસીબી સ્ટેકીંગ

કયા પ્રકારની સ્ટેકીંગ વ્યૂહરચના EMIને ઢાલ અને દબાવવામાં મદદ કરી શકે છે? નીચેની સ્તરવાળી સ્ટેકીંગ યોજના ધારે છે કે વીજ પુરવઠો પ્રવાહ એક સ્તર પર વહે છે, અને એક જ સ્તરના વિવિધ ભાગોમાં સિંગલ વોલ્ટેજ અથવા બહુવિધ વોલ્ટેજનું વિતરણ કરવામાં આવે છે. બહુવિધ પાવર સ્તરોના કેસની પછીથી ચર્ચા કરવામાં આવશે.

4-લેયર બોર્ડ

4-લેયર બોર્ડ ડિઝાઇન સાથે ઘણી સંભવિત સમસ્યાઓ છે. સૌ પ્રથમ, 62 મિલની જાડાઈ સાથે પરંપરાગત ચાર-સ્તરનું બોર્ડ, ભલે સિગ્નલ લેયર બાહ્ય સ્તર પર હોય, અને પાવર અને ગ્રાઉન્ડ લેયર આંતરિક સ્તર પર હોય, પાવર લેયર અને ગ્રાઉન્ડ લેયર વચ્ચેનું અંતર હજુ પણ ખૂબ મોટી છે.

જો ખર્ચની જરૂરિયાત પ્રથમ છે, તો તમે પરંપરાગત 4-સ્તર બોર્ડ માટે નીચેના બે વિકલ્પોને ધ્યાનમાં લઈ શકો છો. આ બે સોલ્યુશન્સ EMI સપ્રેશનની કામગીરીમાં સુધારો કરી શકે છે, પરંતુ તે ફક્ત એપ્લીકેશન માટે જ યોગ્ય છે જ્યાં બોર્ડ પર ઘટકની ઘનતા પૂરતી ઓછી હોય અને ઘટકોની આસપાસ પૂરતો વિસ્તાર હોય (જરૂરી પાવર કોપર લેયર મૂકો).

પ્રથમ વિકલ્પ એ પ્રથમ પસંદગી છે. PCB ના બાહ્ય સ્તરો તમામ જમીન સ્તરો છે, અને મધ્ય બે સ્તરો સિગ્નલ/પાવર સ્તરો છે. સિગ્નલ લેયર પરનો વીજ પુરવઠો વિશાળ લાઇન વડે રૂટ કરવામાં આવે છે, જે વીજ પુરવઠાના પ્રવાહના પાથના અવરોધને ઓછો બનાવી શકે છે, અને સિગ્નલ માઇક્રોસ્ટ્રીપ પાથનો અવરોધ પણ ઓછો છે. EMI નિયંત્રણના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, આ ઉપલબ્ધ શ્રેષ્ઠ 4-સ્તર PCB માળખું છે. બીજી યોજનામાં, બાહ્ય સ્તર પાવર અને ગ્રાઉન્ડનો ઉપયોગ કરે છે, અને મધ્ય બે સ્તરો સંકેતોનો ઉપયોગ કરે છે. પરંપરાગત 4-સ્તરવાળા બોર્ડની તુલનામાં, સુધારણા નાનું છે, અને આંતરલેયર અવબાધ પરંપરાગત 4-સ્તરના બોર્ડની જેમ નબળો છે.

જો તમે ટ્રેસ અવબાધને નિયંત્રિત કરવા માંગો છો, તો ઉપરોક્ત સ્ટેકીંગ સ્કીમ પાવર અને ગ્રાઉન્ડ કોપર ટાપુઓ હેઠળ નિશાનો ગોઠવવા માટે ખૂબ કાળજી લેવી જોઈએ. વધુમાં, પાવર સપ્લાય અથવા ગ્રાઉન્ડ લેયર પરના કોપર ટાપુઓ ડીસી અને ઓછી-આવર્તન કનેક્ટિવિટી સુનિશ્ચિત કરવા માટે શક્ય તેટલું એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોવા જોઈએ.

6-લેયર બોર્ડ

જો 4-સ્તરવાળા બોર્ડ પર ઘટકોની ઘનતા પ્રમાણમાં ઊંચી હોય, તો 6-સ્તરનું બોર્ડ શ્રેષ્ઠ છે. જો કે, 6-લેયર બોર્ડ ડિઝાઇનમાં કેટલીક સ્ટેકીંગ સ્કીમ્સ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડને સુરક્ષિત કરવા માટે પૂરતી સારી નથી અને પાવર બસના ક્ષણિક સિગ્નલના ઘટાડા પર ઓછી અસર કરે છે. નીચે બે ઉદાહરણોની ચર્ચા કરવામાં આવી છે.

પ્રથમ કિસ્સામાં, વીજ પુરવઠો અને જમીન અનુક્રમે 2 જી અને 5 મી સ્તરો પર મૂકવામાં આવે છે. પાવર સપ્લાયના કોપર કોટિંગના ઊંચા અવરોધને કારણે, સામાન્ય મોડ EMI રેડિયેશનને નિયંત્રિત કરવા માટે તે ખૂબ જ પ્રતિકૂળ છે. જો કે, સિગ્નલ અવબાધ નિયંત્રણના દૃષ્ટિકોણથી, આ પદ્ધતિ ખૂબ જ સાચી છે.