PCBのEMC効果を最適化するためにPCB層を設計する方法は？

のEMC設計では PCB、最初の懸念はレイヤー設定です。ボードの層は、電源、接地層、信号層で構成されています。製品のEMC設計では、コンポーネントの選択と回路設計に加えて、優れたPCB設計も非常に重要な要素です。

PCBのEMC設計の鍵は、逆流領域を最小限に抑え、逆流経路を設計した方向に流すことです。層の設計はPCBの基礎ですが、PCBのEMC効果を最適にするためにPCB層の設計をうまく行うにはどうすればよいですか？

PCB層の設計アイデア：

PCBラミネートEMCの計画と設計の中核は、信号の逆流経路を合理的に計画して、基板ミラー層からの信号の逆流領域を最小化し、磁束を排除または最小化することです。

1.ボードミラーリングレイヤー

ミラー層は、PCB内の信号層に隣接する銅被覆平面層（電源層、接地層）の完全な層です。主な機能は次のとおりです。

（1）逆流ノイズの低減：ミラー層は、信号層の逆流に低インピーダンスのパスを提供できます。特に、配電システムに大電流が流れる場合、ミラー層の役割はより明白になります。

（2）EMIの削減：ミラー層の存在により、信号と逆流によって形成される閉ループの領域が削減され、EMIが削減されます。

（3）クロストークの低減：高速デジタル回路の信号線間のクロストーク問題の制御に役立ち、ミラー層からの信号線の高さを変更し、信号線間のクロストークを制御できます。高さが小さいほど、小さくなります。クロストーク;

（4）信号の反射を防ぐためのインピーダンス制御。

ミラー層の選択

（1）電源面と接地面の両方を基準面として使用でき、内部配線に一定のシールド効果があります。

（2）相対的に言えば、パワープレーンは特性インピーダンスが高く、基準レベルとの電位差が大きく、パワープレーンへの高周波干渉が比較的大きい。

（3）シールドの観点から、接地面は一般に接地され、基準レベルの基準点として使用され、そのシールド効果は電源面よりもはるかに優れています。

（4）基準面を選択するときは、グランド面を優先し、次に電源面を選択する必要があります。

磁束キャンセルの原理：

マクスウェルの方程式によれば、別々の帯電した物体または電流間のすべての電気的および磁気的作用は、真空であろうと固体であろうと、それらの間の中間領域を介して伝達されます。 PCBでは、フラックスは常に伝送ラインを伝播します。 rf逆流経路が対応する信号経路と平行である場合、逆流経路上の磁束は信号経路上の磁束と反対方向であり、それらは互いに重ね合わされ、磁束キャンセルの効果が得られます。

次の図に示すように、フラックスキャンセルの本質は、信号の逆流経路の制御です。

信号層が層に隣接している場合の磁束キャンセル効果を説明するために右側のルールを使用する方法は、次のように説明されます。

（1）ワイヤーに電流が流れると、ワイヤーの周囲に磁場が発生し、磁場の方向は右の法則により決定されます。

（2）下図に示すように、XNUMXつが互いに近く、ワイヤに平行である場合、電流が流れると、一方の導体が排出され、もう一方の導体が流れます。ワイヤーは電流であり、その戻り電流信号である場合、電流のXNUMXつの反対方向は等しいので、それらの磁場は等しくなりますが、方向は反対です。だから彼らはお互いをキャンセルします。

XNUMX層ボードの設計例

1. 3層プレートの場合、スキームXNUMXが推奨されます。

分析：

（1）信号層がリフロー基準面に隣接し、S1、S2、S3が接地面に隣接しているため、最高の磁束キャンセル効果が得られます。したがって、S2が優先ルーティング層であり、S3とS1がそれに続きます。

（2）電源面はGND面に隣接しており、面間の距離が非常に小さく、磁束キャンセル効果が最も高く、電源面のインピーダンスが低くなっています。

（3）主電源とそれに対応する床布は、レイヤー4と5にあります。レイヤーの厚さを設定する場合は、S2-P間の間隔を大きくし、P-G2間の間隔（レイヤー間の間隔）を小さくする必要があります。 G1-S2はそれに応じて減らす必要があります）、電源プレーンのインピーダンスとS2への電源の影響を減らします。

2.コストが高い場合は、スキーム1を採用できます。

分析：

（1）信号層がリフロー基準面に隣接し、S1とS2がグランド面に隣接しているため、この構造は磁束キャンセル効果が最も高くなります。

（2）磁束キャンセル効果が低く、S3とS2を介して電源プレーンからGNDプレーンへの電源プレーンインピーダンスが高いため。

（3）優先配線層S1とS2、続いてS3とS4。

3. 4層プレートの場合、オプションXNUMX