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.

Kunci dari desain EMC PCB adalah meminimalkan area aliran balik dan membuat jalur aliran balik mengalir ke arah yang kami rancang. Desain lapisan adalah dasar dari PCB, bagaimana melakukan pekerjaan yang baik dari desain lapisan PCB untuk membuat efek EMC dari PCB optimal?

Ide desain lapisan PCB:

Inti dari perencanaan dan desain EMC laminasi PCB adalah merencanakan jalur aliran balik sinyal secara wajar untuk meminimalkan area aliran balik sinyal dari lapisan cermin papan, sehingga menghilangkan atau meminimalkan fluks magnet.

1. Lapisan pencerminan papan

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) Secara relatif, bidang daya memiliki impedansi karakteristik yang tinggi, dan ada perbedaan potensial yang besar dengan tingkat referensi, dan gangguan frekuensi tinggi pada bidang daya relatif besar;

(3) Dari perspektif perisai, bidang tanah umumnya dibumikan dan digunakan sebagai titik referensi dari tingkat referensi, dan efek perisainya jauh lebih baik daripada bidang daya;

(4) Saat memilih bidang referensi, bidang dasar harus lebih disukai, dan bidang daya harus dipilih kedua.

Prinsip pembatalan fluks magnet:

Menurut persamaan Maxwell, semua aksi listrik dan magnet antara benda atau arus bermuatan yang terpisah ditransmisikan melalui wilayah perantara di antara mereka, apakah itu vakum atau materi padat. Dalam PCB, fluks selalu disebarkan di saluran transmisi. Jika jalur arus balik rf sejajar dengan jalur sinyal yang sesuai, fluks pada jalur arus balik berlawanan arah dengan jalur sinyal, maka fluks ditumpangkan satu sama lain, dan efek pembatalan fluks diperoleh.

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

Cara menggunakan aturan tangan kanan untuk menjelaskan efek pembatalan fluks magnet ketika lapisan sinyal berdekatan dengan stratum dijelaskan sebagai berikut:

(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.

Contoh desain papan enam lapis

1. Untuk pelat enam lapis, skema 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.

2. Bila biayanya tinggi, skema 1 dapat diadopsi;

Analisis:

(1) Karena lapisan sinyal berdekatan dengan bidang referensi reflow dan S1 dan S2 berdekatan dengan bidang dasar, struktur ini memiliki efek pembatalan fluks magnet terbaik;

(2) Karena efek pembatalan fluks magnet yang buruk dan impedansi bidang daya tinggi dari bidang daya ke bidang GND melalui S3 dan S2;

(3) Lapisan kabel pilihan S1 dan S2, diikuti oleh S3 dan S4.

3. Untuk pelat enam lapis, 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.

4. Efek EMC terburuk, Skema,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.

Conklusi

Prinsip khusus desain lapisan PCB:

(1) Terdapat ground plane (perisai) yang lengkap di bawah permukaan komponen dan permukaan las;

(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.