Dalam desain EMC dari PCB, perhatian pertama adalah pengaturan lapisan; Lapisan papan terdiri dari catu daya, lapisan tanah dan lapisan sinyal. Dalam desain produk EMC, selain pemilihan komponen dan desain sirkuit, desain PCB yang baik juga merupakan faktor yang sangat penting.

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. Desain lapisan adalah dasar dari PCB, bagaimana melakukan pekerjaan yang baik dari desain lapisan PCB untuk membuat efek EMC dari PCB optimal?

I. Ide desain lapisan 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.

Lapisan mirroring papan tunggal

Lapisan cermin adalah lapisan lengkap lapisan bidang berlapis tembaga (lapisan catu daya, lapisan pentanahan) yang berdekatan dengan lapisan sinyal di dalam PCB. Fungsi utamanya adalah sebagai berikut:

(1) Mengurangi kebisingan arus balik: lapisan cermin dapat memberikan jalur impedansi rendah untuk arus balik lapisan sinyal, terutama ketika ada aliran arus besar dalam sistem distribusi daya, peran lapisan cermin lebih jelas.

(2) Pengurangan EMI: keberadaan lapisan cermin mengurangi area loop tertutup yang dibentuk oleh sinyal dan refluks dan mengurangi EMI;

(3) mengurangi crosstalk: membantu untuk mengontrol masalah crosstalk antara garis sinyal di sirkuit digital berkecepatan tinggi, mengubah ketinggian garis sinyal dari lapisan cermin, Anda dapat mengontrol crosstalk antara garis sinyal, semakin kecil ketinggiannya, semakin kecil pembicaraan silang;

(4) Kontrol impedansi untuk mencegah pantulan sinyal.

Pemilihan lapisan cermin

(1) Baik catu daya dan bidang tanah dapat digunakan sebagai bidang referensi, dan memiliki efek pelindung tertentu pada kabel internal;

(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) Saat memilih bidang referensi, bidang tanah harus lebih disukai, dan bidang daya harus dipilih kedua

Two, magnetic flux cancellation principle

Menurut persamaan Maxwell, semua aksi listrik dan magnet antara benda atau arus bermuatan yang terpisah ditransmisikan melalui daerah perantara di antara mereka, apakah itu materi vakum atau padat. 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.

Sifat pembatalan fluks magnet

Inti dari pembatalan fluks adalah kontrol jalur arus balik sinyal, seperti yang ditunjukkan pada diagram berikut:

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) Ketika arus mengalir melalui kawat, medan magnet akan dihasilkan di sekitar kawat, dan arah medan magnet ditentukan oleh aturan tangan kanan.

(2) bila ada dua kawat yang saling berdekatan dan sejajar, seperti terlihat pada gambar di bawah ini, salah satu penghantar listrik mengalir keluar, yang lain penghantar listrik mengalir, jika arus listrik mengalir melalui kawat arus dan sinyal arus baliknya, maka dua arah arus yang berlawanan adalah sama, sehingga medan magnetnya sama, tetapi arahnya berlawanan,Jadi mereka saling membatalkan.

Lima, enam contoh desain papan

Untuk enam lapisan, paket 3 lebih disukai

Analisis:

(1) Karena lapisan sinyal berdekatan dengan bidang referensi reflow, dan S1, S2 dan S3 berdekatan dengan bidang dasar, efek pembatalan fluks magnet terbaik tercapai. Oleh karena itu, S2 adalah lapisan perutean yang disukai, diikuti oleh S3 dan S1.

(2) Bidang daya berdekatan dengan bidang GND, jarak antara bidang sangat kecil, dan memiliki efek pembatalan fluks magnet terbaik dan impedansi bidang daya rendah.

(3) Catu daya utama dan kain lantai yang sesuai terletak di lapisan 4 dan 5. Ketika ketebalan lapisan diatur, jarak antara S2-P harus ditingkatkan dan jarak antara P-G2 harus dikurangi (jarak antara lapisan G1-S2 harus juga dikurangi), sehingga dapat mengurangi impedansi bidang daya dan pengaruh catu daya pada S2.

Untuk enam lapisan, opsi 4

Analisis:

Skema 4 lebih cocok daripada Skema 3 untuk lokal, sejumlah kecil persyaratan sinyal, yang dapat memberikan lapisan kabel S2 yang sangat baik.

Efek EMC terburuk, rencana 2

Analisis: Dalam struktur ini, S1 dan S2 berdekatan, S3 dan S4 berdekatan, dan S3 dan S4 tidak berdekatan dengan bidang tanah, sehingga efek pembatalan fluks magnet buruk.

kesimpulan

Specific principles of PCB layer design:

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

(2) Cobalah untuk menghindari berdekatan langsung dari dua lapisan sinyal;

(3) Semua lapisan sinyal berdekatan dengan bidang tanah sejauh mungkin;

(4) Lapisan kabel frekuensi tinggi, kecepatan tinggi, jam dan sinyal kunci lainnya harus memiliki bidang tanah yang berdekatan.