בעיצוב EMC של PCB, הדאגה הראשונה היא הגדרת השכבות; שכבות הלוח מורכבות מאספקת חשמל, שכבת קרקע ושכבת אות. בעיצוב EMC של מוצרים, מלבד מבחר הרכיבים ועיצוב המעגלים, עיצוב PCB טוב הוא גם גורם חשוב מאוד.

המפתח לעיצוב EMC של PCB הוא למזער את שטח זרימת הגב ולגרום לנתיב הזרימה לאחור לזרום בכיוון שעיצבנו. עיצוב השכבה הוא הבסיס ל- PCB, איך עושים עבודה טובה בעיצוב שכבות ה- PCB כדי להפוך את אפקט ה- EMC של ה- PCB לאופטימלי?

רעיונות עיצוב של שכבת PCB:

הליבה של תכנון ועיצוב EMC למינציה של PCB היא לתכנן באופן סביר את נתיב הזרמת החזרה לאות כדי למזער את שטח הזרימה האחורית של האות משכבת ​​המראה של הלוח, כדי לחסל או למזער שטף מגנטי.

1. שכבת שיקוף לוח

שכבת המראה היא שכבה שלמה של שכבת מישור מצופה נחושת (שכבת אספקת חשמל, שכבת הארקה) הסמוכה לשכבת האות שבתוך ה- PCB. הפונקציות העיקריות הן כדלקמן:

(1) הפחת רעשי זרימה אחורית: שכבת המראה יכולה לספק נתיב עכבה נמוך לזרימת אחורית שכבת האות, במיוחד כאשר יש זרימת זרם גדולה במערכת חלוקת החשמל, תפקידה של שכבת המראה ברור יותר.

(2) הפחתת EMI: קיומה של שכבת המראה מקטין את שטח הלולאה הסגורה שנוצרת על ידי האות והריפלוקס ומפחית את ה- EMI;

(3) הפחתת דיון חוצה: עזרה בשליטה על בעיית השיח בין קווי האות במעגל דיגיטלי במהירות גבוהה, שנה את גובה קו האות משכבת ​​המראה, תוכל לשלוט בהצלבה בין קווי האות, ככל שהגובה קטן יותר, הקטן יותר השידור החוצה;

(4) בקרת עכבה למניעת השתקפות אותות.

בחירת שכבת המראה

(1) הן אספקת החשמל והן מטוס הקרקע יכולים לשמש כמטוס ההתייחסות, ולהשפיע באופן מסויים על החיווט הפנימי;

(2) באופן יחסי, למטוס הכוח יש עכבה אופיינית גבוהה, ויש הבדל פוטנציאלי גדול ברמת ההתייחסות, וההפרעה בתדר גבוה במישור הכוח גדולה יחסית;

(3) מנקודת המבט של המיגון, מטוס הקרקע בדרך כלל מקורקע ומשמש כנקודת ההתייחסות של רמת ההתייחסות, ואפקט המיגון שלו טוב בהרבה מזה של מטוס הכוח;

(4) בעת בחירת מטוס ההתייחסות, יש להעדיף את מטוס הקרקע, ולבחור את מטוס הכוח השני.

עקרון ביטול השטף המגנטי:

על פי משוואות מקסוול, כל הפעולה החשמלית והמגנטית בין גופים או זרמים טעונים נפרדים מועברת דרך אזור הביניים ביניהם, בין אם זה ואקום או חומר מוצק. ב- PCB, השטף תמיד מופץ בקו ההולכה. אם נתיב הזרימה האחורית של rf מקביל לנתיב האות המקביל, השטף בנתיב הזרימה הוא בכיוון ההפוך לזה שבנתיב האות, אז הם מונחים זה על זה, ומתקבלת ההשפעה של ביטול השטף.

המהות של ביטול השטף היא השליטה בנתיב הזרימה החזרה של האות, כפי שמוצג בתרשים הבא:

כיצד להשתמש בכללי יד ימין כדי להסביר את אפקט ביטול השטף המגנטי כאשר שכבת האות צמודה לשכבה מוסברת כדלקמן:

(1) כאשר זרם זורם בחוט, ייווצר שדה מגנטי סביב החוט, וכיוון השדה המגנטי נקבע על ידי חוק יד ימין.

(2) כאשר יש שניים קרובים זה לזה ובמקביל לחוט, כפי שמוצג באיור להלן, אחד ממוליכי החשמל להתנקז, השני מוליך חשמל לזרום, אם הזרם החשמלי זורם דרך החוט הוא זרם ואותו הנוכחי החוזר, ואז שני הכיוונים ההפוכים של הזרם שווים, כך שהשדה המגנטי שלהם שווה, אבל הכיוון הפוך,אז הם מבטלים אחד את השני.

דוגמה לעיצוב לוח שש שכבות

1. עבור צלחות שש שכבות, תכנית 3 עדיפה;

אָנָלִיזָה:

(1) מכיוון ששכבת האות צמודה למישור ההתייחסות של ההזרמה, ו- S1, S2 ו- S3 צמודים למישור הקרקע, מושגת אפקט ביטול השטף המגנטי הטוב ביותר. לכן, S2 היא שכבת הניתוב המועדפת, ואחריה S3 ו- S1.

(2) מטוס הכוח צמוד למישור ה- GND, המרחק בין המטוסים קטן מאוד, ויש לו את אפקט ביטול השטף המגנטי הטוב ביותר והעכבה של מטוס הספק נמוך.

(3) ספק הכוח הראשי ובד הרצפה המקביל שלו ממוקמים בשכבה 4 ו- 5. כאשר נקבע עובי השכבה, יש להגדיל את המרווח בין S2-P ולהקטין את המרווח בין P-G2 (המרווח בין השכבה יש להפחית את G1-S2 בהתאם), כדי להפחית את העכבה של מטוס הכוח ואת השפעת אספקת החשמל על S2.

2. כאשר העלות גבוהה, ניתן לאמץ תכנית 1;

אָנָלִיזָה:

(1) מכיוון ששכבת האות צמודה למישור ההפניה של הזרימה מחדש ו- S1 ו- S2 צמודים למישור הקרקע, למבנה זה יש את אפקט ביטול השטף המגנטי הטוב ביותר;

(2) בשל אפקט ביטול השטף המגנטי הלקוי והעכבה של מטוס הספק גבוה ממטוס הכוח למטוס ה- GND דרך S3 ו- S2;

(3) שכבת החיווט המועדפת S1 ו- S2, ואחריה S3 ו- S4.

3. לצלחות שש שכבות, אפשרות 4

אָנָלִיזָה:

תכנית 4 מתאימה יותר מתוכנית 3 למספר מקומי קטן של דרישות האות, שיכולות לספק שכבת חיווט מעולה S2.

4. אפקט ה- EMC הגרוע ביותר, תוכנית,אָנָלִיזָה:

במבנה זה, S1 ו- S2 סמוכים, S3 ו- S4 סמוכים, ו- S3 ו- S4 אינם צמודים למישור הקרקע, כך שאפקט ביטול השטף המגנטי ירוד.

Cביטול

עקרונות ספציפיים לעיצוב שכבת PCB:

(1) ישנו מטוס קרקע מלא (מגן) מתחת למשטח הרכיב ומשטח הריתוך;

(2) נסה להימנע סמוך ישירות משתי שכבות האות;

(3) כל שכבות האות צמודות למישור הקרקע ככל האפשר;

(4) שכבת חיווט בתדירות גבוהה, במהירות גבוהה, בשעון ובאותות מפתח אחרים צריכה להיות בעלת מטוס קרקע סמוך.