プリント回路基板（PCB）の電磁両立性設計

プリント回路基板 （PCB）は、回路コンポーネントおよび電子製品のコンポーネントのサポートです。回路コンポーネントとコンポーネント間の電気的接続を提供します。さまざまな電子機器の最も基本的なコンポーネントであり、その性能は電子機器の品質に直接関係しています。情報化社会の発展に伴い、あらゆる種類の電子製品が連携することが多く、それらの間の干渉はますます深刻になっています。したがって、電磁両立性は、電子システムの通常の操作の鍵になります。同様に、電気技術の発展に伴い、PCBの密度はますます高くなっています。 PCB設計の品質は、回路の干渉および干渉防止能力に大きな影響を及ぼします。コンポーネントと回路設計の選択に加えて、良好なPCB配線は、電子回路の最適なパフォーマンスのための電磁両立性においても非常に重要な要素です。

PCBはシステムの固有のコンポーネントであるため、PCB配線の電磁両立性を強化しても、最終製品の完成に追加のコストは発生しません。しかし、プリント回路基板の設計では、製品設計者は、電磁両立性に対する回路レイアウトの影響を無視して、密度の向上、スペースの占有の削減、単純な生産、または美しく均一なレイアウトの追求にのみ注意を払うことがよくあります。ハラスメントを形成するために空間に放射される信号の数。 PCB配線が不十分だと、除去できるよりも多くのemc問題が発生する可能性があります。多くの場合、フィルターやコンポーネントを追加しても、これらの問題は解決されません。最終的には、ボード全体を再配線する必要がありました。したがって、適切なPCB配線習慣を開発することが、開始するための最も費用効果の高い方法です。

注意すべきことのXNUMXつは、PCB配線に厳密な規則はなく、すべてのPCB配線をカバーする特定の規則がないことです。ほとんどのPCB配線は、回路基板のサイズと銅張り層の数によって制限されます。ある回路には適用できるが別の回路には適用できない配線技術の中には、配線エンジニアの経験に依存するものがあります。ただし、いくつかの一般的なルールがあり、以下で説明します。

優れたデザイン品質のために。低コストのPCBは、次の一般原則に従う必要があります。

2.PCB上のコンポーネントのレイアウト

まず、PCBサイズが大きすぎることを考慮する必要があります。 PCBサイズが大きすぎると、印刷ラインが長くなり、インピーダンスが増加し、アンチノイズ能力が低下し、コストが増加します。小さすぎると、熱放散が悪く、隣接するラインが干渉を受けやすくなります。 PCBサイズを決定した後。次に、特別なコンポーネントを見つけます。最後に、回路の機能ユニットに従って、回路のすべてのコンポーネントが配置されます。

電子機器のデジタル回路。アナログ回路と電源回路のコンポーネントのレイアウトと配線特性が異なり、干渉を生成し、干渉抑制方法が異なります。また、高周波。周波数が異なるため、低周波回路の干渉と干渉の抑制方法が異なります。したがって、コンポーネントのレイアウトでは、デジタル回路はそうあるべきです。アナログ回路と電源回路は別々に配置され、高周波回路と低周波回路を分離しています。条件がある場合は、個別に絶縁するか、回路基板にする必要があります。さらに、レイアウトも強いことに特別な注意を払う必要があります。信号装置の分布と信号の送信方向が弱い。

プリント基板レイアウトで高速。中速および低速の論理回路の場合、コンポーネントは図1-1に示すように配置する必要があります。

他の論理回路と同様に、コンポーネントは、より優れたアンチノイズ効果を実現するために、互いにできるだけ近くに配置する必要があります。プリント回路基板上のコンポーネントの位置は、emiを十分に考慮に入れる必要があります。原則のXNUMXつは、コンポーネント間のリードをできるだけ短くすることです。レイアウトに関しては、図1に示すように、アナログ信号部分、高速デジタル回路部分、およびノイズ源部分（リレー、大電流スイッチなど）を適切に分離して、それらの間の信号結合を最小限に抑える必要があります。 -②。

クロックジェネレータ。水晶発振器とCPUクロック入力はノイズが発生しやすく、互いに接近しています。ノイズの多いデバイス。低電流回路。大電流回路は、可能な限り論理回路から遠ざける必要があります。可能であれば、別の回路基板を作成することが重要です。

2.1特殊部品の位置を決定する際には、以下の原則を遵守する必要があります。（1）高周波部品間の接続を可能な限り短くし、それらの分布パラメータと相互の電磁干渉を減らすようにします。乱れやすいコンポーネントは互いに近すぎないようにし、入力コンポーネントと出力コンポーネントはできるだけ遠くに配置する必要があります。

（2）部品や配線によっては電位差が大きい場合がありますので、放電による偶発的な短絡を防ぐため、部品間の距離を大きくする必要があります。高電圧のコンポーネントは、デバッグ中に手で簡単にアクセスできない場所にできるだけ配置する必要があります。

（3）重量が15gを超える部品。ブレースしてから溶接する必要があります。それらは大きくて重いです。発熱量の高い部品はプリント基板ではなく、マシン全体のシャーシに設置する必要があり、放熱の問題を考慮する必要があります。発熱体は発熱体から遠ざける必要があります。

（4）ポテンショメータ用。調整可能なインダクタコイル。可変コンデンサ。マイクロスイッチなどの調整可能なコンポーネントのレイアウトでは、マシン全体の構造要件を考慮する必要があります。機械調整の場合は、場所を調整しやすいように上のプリント基板に配置する必要があります。マシンを外部で調整する場合は、その位置をシャーシパネルの調整ノブの位置に合わせる必要があります。

（5）プリント基板の位置決め穴と固定ブラケットが占める位置は取っておきます。

2.2回路の機能ユニットに従った回路のすべてのコンポーネントのレイアウトは、次の原則に準拠するものとします。

（1）各機能回路ユニットの位置を回路プロセスに応じて配置し、信号の流れに便利なレイアウトで、信号が可能な限り同じ方向を保つようにします。

（2）各機能回路のコアコンポーネントを中心に、その周囲を中心にレイアウトを行います。コンポーネントは均一である必要があります。そしてきちんと。コンポーネント間のリードと接続を最小化および短縮するためのPCB上のコンパクトな配置。（3）高周波で動作する回路の場合、コンポーネント間の分散パラメータを考慮する必要があります。一般的な回路では、コンポーネントは可能な限り並列に配置する必要があります。このように、美しく、設置が簡単な溶接だけでなく、大量生産も容易です。

（4）回路基板の端にあるコンポーネント。通常、回路基板の端から2mm以上離れています。回路基板の最適な形状は長方形です。長さと幅の比率は3：2または4：3です。回路基板のサイズが200x150mmを超えています。回路基板の機械的強度を考慮する必要があります。

2.3 PCBコンポーネントの一般的なレイアウト要件：

不要な信号の結合を最小限に抑えるために、回路要素と信号パスをレイアウトする必要があります。

（1）低電子信号チャネルは、過渡プロセスを生成する可能性のある回路を含め、フィルタリングなしで高レベル信号チャネルおよび電力線に近接してはなりません。

（2）アナログ回路を避けるために、低レベルのアナログ回路をデジタル回路から分離します。デジタル回路と電源の共通ループは、共通のインピーダンス結合を生成します。

（3）高い。の中に。低速ロジック回路は、PCB上のさまざまな領域を使用します。

（4）回路を配置するときは、信号線の長さを最小限に抑える必要があります

（5）隣接するプレートの間にあることを確認します。同じボードの隣接するレイヤー間。同じ層の隣接するケーブル間に過度に長い並列信号ケーブルを配置しないでください。

（6）電磁干渉（EMI）フィルターは、EMI源にできるだけ近く、同じ回路基板上に配置する必要があります。

（7）DC / DCコンバーター。スイッチング素子と整流器は、ワイヤの長さを最小限に抑えるために、トランスのできるだけ近くに配置する必要があります

（8）電圧調整素子とフィルタコンデンサを整流ダイオードのできるだけ近くに配置します。

（9）プリント基板は、周波数と電流のスイッチング特性に応じて分割されており、ノイズ要素と非ノイズ要素はさらに離れている必要があります。