Be komponentų pasirinkimo ir grandinės dizaino, gerai spausdintinė plokštė (PCB) dizainas taip pat yra labai svarbus elektromagnetinio suderinamumo veiksnys. PCB EMC dizaino raktas yra kiek įmanoma sumažinti pakartotinio srauto plotą ir leisti pakartotinio srauto keliui tekėti dizaino kryptimi. Dažniausios grįžtamosios srovės problemos kyla dėl įtrūkimų atskaitos plokštumoje, pasikeitus atskaitos plokštumos sluoksniui ir per jungtį tekančio signalo. Perjungiamieji kondensatoriai arba atjungiamieji kondensatoriai gali išspręsti kai kurias problemas, tačiau reikia atsižvelgti į bendrą kondensatorių, perėjimų, trinkelių ir laidų varžą. Ši paskaita supažindins su EMC PCB projektavimo technologija trimis aspektais: PCB sluoksniavimo strategija, išdėstymo įgūdžiais ir laidų sujungimo taisyklėmis.

PCB sluoksniavimo strategija

Storis, procesas ir sluoksnių skaičius plokštės konstrukcijoje nėra raktas į problemos sprendimą. Geras sluoksnių išdėstymas yra skirtas užtikrinti maitinimo magistralės apėjimą ir atjungimą bei sumažinti pereinamąją įtampą maitinimo sluoksnyje arba įžeminimo sluoksnyje. Signalo ir maitinimo šaltinio elektromagnetinio lauko ekranavimo raktas. Signalo pėdsakų požiūriu gera sluoksniavimo strategija turėtų būti visus signalo pėdsakus sudėti į vieną ar kelis sluoksnius, o šie sluoksniai yra šalia maitinimo sluoksnio arba pagrindinio sluoksnio. Maitinimo šaltiniui gera sluoksniavimo strategija turėtų būti tokia, kad maitinimo sluoksnis būtų greta pagrindinio sluoksnio, o atstumas tarp maitinimo sluoksnio ir žemės sluoksnio būtų kuo mažesnis. Tai vadiname „sluoksniavimo“ strategija. Žemiau mes konkrečiai kalbėsime apie puikią PCB sluoksniavimo strategiją. 1. Laidų sluoksnio projekcinė plokštuma turi būti jo perpylimo plokštumos sluoksnio srityje. Jei laidų sluoksnis nėra perpildymo plokštumos sluoksnio projekcijos zonoje, laidų jungimo metu už projekcijos srities bus signalų linijos, dėl kurių kils „kraštinės spinduliuotės“ problema, taip pat padidės signalo kilpos plotas. , todėl padidėja diferencinio režimo spinduliuotė . 2. Stenkitės nestatyti gretimų laidų sluoksnių. Kadangi lygiagreti signalo pėdsakai gretimuose laidų sluoksniuose gali sukelti signalo skersinį pokalbį, jei neįmanoma išvengti gretimų laidų sluoksnių, sluoksnių atstumas tarp dviejų laidų sluoksnių turėtų būti atitinkamai padidintas, o sluoksnių atstumas tarp laidų sluoksnio ir jo signalo grandinės būti sumažintas. 3. Gretimi plokštumos sluoksniai turi vengti jų projekcinių plokštumų persidengimo. Nes kai projekcijos sutampa, sujungimo talpa tarp sluoksnių sukels triukšmą tarp sluoksnių.

Daugiasluoksnių plokščių dizainas

Kai laikrodžio dažnis viršija 5MHz arba signalo kilimo laikas yra mažesnis nei 5ns, norint gerai valdyti signalo kilpos sritį, paprastai reikalinga daugiasluoksnė plokštė. Projektuojant daugiasluoksnes plokštes reikia atkreipti dėmesį į šiuos principus: 1. Raktų laidų sluoksnis (sluoksnis, kuriame yra laikrodžio linija, magistralės linija, sąsajos signalo linija, radijo dažnio linija, atstatymo signalo linija, lusto pasirinkimo signalo linija ir įvairūs valdymo signalai linijos) turėtų būti greta visos įžeminimo plokštumos, pageidautina tarp dviejų įžeminimo plokštumų, kaip parodyta 1 paveiksle. Pagrindinės signalo linijos paprastai yra stiprios spinduliuotės arba ypač jautrios signalo linijos. Laidai arti įžeminimo plokštumos gali sumažinti signalo kilpos plotą, sumažinti spinduliuotės intensyvumą arba pagerinti atsparumą trukdžiams.

1 pav. Rakto laidų sluoksnis yra tarp dviejų įžeminimo plokštumų

2. Maitinimo plokštuma turi būti atitraukta gretimos įžeminimo plokštumos atžvilgiu (rekomenduojama vertė 5H～20H). Galios plokštumos atitraukimas, palyginti su grįžtančia įžeminimo plokštuma, gali veiksmingai slopinti „kraštinės spinduliuotės“ problemą.

Be to, pagrindinė plokštės darbinė galios plokštuma (plačiausiai naudojama maitinimo plokštuma) turi būti arti jos įžeminimo plokštumos, kad būtų veiksmingai sumažintas maitinimo srovės kilpos plotas, kaip parodyta 3 paveiksle.

3 pav. Galios plokštuma turi būti arti įžeminimo plokštumos

3. Ar nėra signalo linijos ≥50MHz plokštės VIRŠUTINIUOSE ir APATINIOJE sluoksniuose. Jei taip, geriausia vaikščioti aukšto dažnio signalu tarp dviejų plokštumos sluoksnių, kad būtų slopinamas jo spinduliavimas į erdvę.

Vieno sluoksnio plokštės ir dvisluoksnės plokštės dizainas

Projektuojant vienasluoksnes ir dvisluoksnes plokštes, reikia atkreipti dėmesį į pagrindinių signalinių linijų ir elektros linijų projektavimą. Šalia ir lygiagrečiai turi būti įžeminimo laidas, kad būtų sumažintas maitinimo srovės kilpos plotas. „Pagrindinė antžeminė linija“ turi būti nutiesta abiejose vieno sluoksnio plokštės rakto signalo linijos pusėse, kaip parodyta 4 paveiksle. Dvisluoksnės plokštės rakto signalo linijos projekcijos plokštuma turi turėti didelį žemės plotą. , arba tuo pačiu metodu kaip ir vieno sluoksnio plokštėje, suprojektuokite „Guide Ground Line“, kaip parodyta 5 paveiksle. „Apsauginis įžeminimo laidas“ abiejose rakto signalo linijos pusėse gali sumažinti signalo kilpos plotą, viena vertus, taip pat užkirsti kelią signalo linijos ir kitų signalų linijų skersiniam perkalbėjimui.

Apskritai, PCB plokštės sluoksniavimas gali būti suprojektuotas pagal šią lentelę.

PCB maketavimo įgūdžiai

Kurdami PCB išdėstymą, visapusiškai laikykitės projektavimo principo, kad tiesia linija išilgai signalo srauto krypties, ir stenkitės vengti kilpų pirmyn ir atgal, kaip parodyta 6 paveiksle. Taip galima išvengti tiesioginio signalo sujungimo ir turėti įtakos signalo kokybei. Be to, siekiant išvengti abipusių trukdžių ir grandinių bei elektroninių komponentų sujungimo, grandinių išdėstymas ir komponentų išdėstymas turi atitikti šiuos principus:

1. Jei plokštėje suprojektuota „švaraus žemės“ sąsaja, filtravimo ir izoliavimo komponentai turi būti išdėstyti izoliavimo juostoje tarp „švarios žemės“ ir darbinės žemės. Tai gali neleisti filtravimo arba izoliavimo įtaisams susijungti vienas su kitu per plokščią sluoksnį, o tai susilpnina poveikį. Be to, ant „švarios žemės“, išskyrus filtravimo ir apsaugos įtaisus, negalima dėti jokių kitų įrenginių. 2. Kai ant tos pačios PCB dedamos kelios modulių grandinės, skaitmeninės ir analoginės grandinės bei didelės ir mažos spartos grandinės turi būti išdėstytos atskirai, kad būtų išvengta abipusių trukdžių tarp skaitmeninių grandinių, analoginių grandinių, didelės spartos grandinių ir mažo greičio grandinės. Be to, kai plokštėje tuo pačiu metu yra didelės, vidutinės ir mažos spartos grandinės, kad būtų išvengta aukšto dažnio grandinės triukšmo sklidimo į išorę per sąsają.

3. Plokštės maitinimo įvesties prievado filtro grandinė turi būti dedama arti sąsajos, kad filtruojama grandinė nebūtų vėl prijungta.

8 pav. Maitinimo įvesties prievado filtro grandinė turi būti šalia sąsajos

4. Sąsajos grandinės filtravimo, apsaugos ir izoliavimo komponentai yra šalia sąsajos, kaip parodyta 9 paveiksle, todėl galima veiksmingai pasiekti apsaugos, filtravimo ir izoliavimo poveikį. Jei sąsajoje yra ir filtras, ir apsaugos grandinė, reikia vadovautis pirmiausia apsaugos, o paskui filtravimo principu. Kadangi apsaugos grandinė naudojama išoriniam viršįtampiui ir viršsrovei slopinti, jei apsaugos grandinė dedama po filtro grandinės, filtro grandinė bus pažeista dėl viršįtampių ir viršsrovių. Be to, kadangi grandinės įvesties ir išvesties linijos susilpnins filtravimo, izoliavimo ar apsaugos efektą, kai jos yra sujungtos viena su kita, įsitikinkite, kad filtro grandinės (filtro), izoliacijos ir apsaugos grandinės įvesties ir išvesties linijos susieti vienas su kitu maketavimo metu.

5. Jautrios grandinės arba įrenginiai (pvz., atstatymo grandinės ir kt.) turi būti bent 1000 mylių atstumu nuo kiekvieno plokštės krašto, ypač nuo plokštės sąsajos krašto.

6. Energijos kaupimo ir aukšto dažnio filtrų kondensatoriai turi būti dedami šalia įrenginio grandinių arba įrenginių, kuriuose srovės pokyčiai yra dideli (pvz., maitinimo modulio įvesties ir išvesties gnybtai, ventiliatoriai ir relės), kad būtų sumažintas kontūro plotas. didelė srovės kilpa.

7. Filtro komponentai turi būti dedami vienas šalia kito, kad filtruojama grandinė vėl nebūtų trikdoma.

8. Stiprios spinduliuotės įrenginius, tokius kaip kristalai, kristalų generatoriai, relės ir perjungimo maitinimo šaltiniai, laikykite bent 1000 mylių atstumu nuo plokštės sąsajos jungčių. Tokiu būdu trukdžiai gali būti spinduliuojami tiesiogiai arba srovė gali būti prijungta prie išeinančio kabelio, kad būtų spinduliuojama į išorę.

PCB laidų taisyklės

Be komponentų pasirinkimo ir grandinės dizaino, geras spausdintinės plokštės (PCB) laidai taip pat yra labai svarbus elektromagnetinio suderinamumo veiksnys. Kadangi PCB yra neatsiejama sistemos dalis, elektromagnetinio suderinamumo padidinimas PCB laiduose nesukels papildomų išlaidų galutiniam gaminio užbaigimui. Kiekvienas turėtų atsiminti, kad prastas PCB išdėstymas gali sukelti daugiau elektromagnetinio suderinamumo problemų, o ne jas pašalinti. Daugeliu atvejų net filtrų ir komponentų pridėjimas negali išspręsti šių problemų. Galų gale reikėjo perjungti visą lentą. Todėl tai yra pats ekonomiškiausias būdas iš pradžių sukurti gerus PCB laidų prijungimo įpročius. Toliau bus pristatytos kai kurios bendrosios PCB laidų taisyklės ir elektros linijų, įžeminimo linijų ir signalinių linijų projektavimo strategijos. Galiausiai pagal šias taisykles siūlomos tobulinimo priemonės tipinei oro kondicionieriaus spausdintinės plokštės grandinei. 1. Laidų atskyrimas Laidų atskyrimo funkcija yra sumažinti skersinio pokalbio ir triukšmo sujungimą tarp gretimų grandinių tame pačiame PCB sluoksnyje. 3W specifikacijoje nurodoma, kad visi signalai (laikrodis, vaizdo įrašas, garsas, atstatymas ir kt.) turi būti izoliuoti nuo linijos iki linijos, krašto iki krašto, kaip parodyta 10 paveiksle. Norint dar labiau sumažinti magnetinę jungtį, atskaitos įžeminimas yra šalia raktinio signalo, kad būtų izoliuotas sujungimo triukšmas, kurį sukelia kitos signalo linijos.

2. Apsaugos ir šunto linijos nustatymas Šuntavimas ir apsaugos linija yra labai efektyvus būdas atskirti ir apsaugoti pagrindinius signalus, pvz., sistemos laikrodžio signalus triukšmingoje aplinkoje. 21 paveiksle lygiagreti arba apsauginė grandinė PCB nutiesta išilgai raktinio signalo grandinės. Apsaugos grandinė ne tik izoliuoja kitų signalinių linijų generuojamą jungties magnetinį srautą, bet ir atskiria pagrindinius signalus nuo sujungimo su kitomis signalinėmis linijomis. Skirtumas tarp šunto linijos nuo apsauginės linijos yra tas, kad šunto linija neturi būti baigta (sujungta su įžeminimu), bet abu apsaugos linijos galai turi būti prijungti prie žemės. Siekiant dar labiau sumažinti sujungimą, daugiasluoksnėje PCB apsaugos grandinę galima pridėti su keliu į žemę kas antrame segmente.

3. Elektros linijos konstrukcija pagrįsta spausdintinės plokštės srovės dydžiu, o elektros linijos plotis yra kuo storesnis, kad būtų sumažintas kilpos pasipriešinimas. Tuo pačiu metu pasirūpinkite, kad elektros linijos ir žemės linijos kryptis atitiktų duomenų perdavimo kryptį, o tai padeda pagerinti atsparumą triukšmui. Vieno ar dvigubo skydelio atveju, jei elektros linija yra labai ilga, kas 3000 mil į žemę reikia pridėti atjungimo kondensatorių, o kondensatoriaus vertė yra 10uF+1000pF.

Įžeminimo laido konstrukcija

Įžeminimo laidų projektavimo principai yra šie:

(1) Skaitmeninis įžeminimas yra atskirtas nuo analoginio įžeminimo. Jei plokštėje yra ir loginių, ir tiesinių grandinių, jas reikia kuo labiau atskirti. Žemo dažnio grandinės įžeminimas turėtų būti įžemintas lygiagrečiai viename taške, kiek įmanoma. Kai sudėtinga prijungti laidus, jį galima iš dalies sujungti nuosekliai ir įžeminti lygiagrečiai. Aukšto dažnio grandinė turi būti įžeminta keliuose taškuose nuosekliai, įžeminimo laidas turi būti trumpas ir išnuomotas, o tinklelį primenanti didelio ploto įžeminimo folija turėtų būti naudojama aplink aukšto dažnio komponentą kiek įmanoma.

(2) Įžeminimo laidas turi būti kuo storesnis. Jei įžeminimo laidas naudoja labai įtemptą liniją, įžeminimo potencialas keičiasi keičiantis srovei, o tai sumažina triukšmo slopinimo efektyvumą. Todėl įžeminimo laidas turi būti sustorintas, kad jis galėtų praleisti tris kartus leistiną srovę spausdintinėje plokštėje. Jei įmanoma, įžeminimo laidas turi būti 2–3 mm ar didesnis.

(3) Įžeminimo laidas sudaro uždarą kilpą. Spausdintinėse plokštėse, sudarytose tik iš skaitmeninių grandinių, dauguma jų įžeminimo grandinių yra išdėstytos kilpomis, kad būtų pagerintas atsparumas triukšmui.

Signalo linijos projektavimas

Raktinių signalų linijoms, jei plokštė turi vidinį signalo laidų sluoksnį, pagrindinės signalo linijos, pvz., laikrodžiai, turėtų būti tiesiamos ant vidinio sluoksnio, o pirmenybė teikiama pageidaujamam laidų sluoksniui. Be to, pagrindinių signalų linijų negalima nukreipti per pertvaros sritį, įskaitant atskaitos plokštumos tarpus, atsiradusias dėl angų ir trinkelių, kitaip tai padidins signalo kilpos plotą. Ir pagrindinė signalo linija turi būti daugiau nei 3 H atstumu nuo atskaitos plokštumos krašto (H yra linijos aukštis nuo atskaitos plokštumos), kad būtų slopinamas krašto spinduliavimo efektas. Laikrodžio linijos, magistralės linijos, radijo dažnio linijos ir kitos stiprios spinduliuotės signalo linijos ir atstatymo signalo linijos, lustų pasirinkimo signalų linijos, sistemos valdymo signalai ir kitos jautrios signalo linijos, saugokite jas nuo sąsajos ir išeinančių signalų linijų. Tai neleidžia stipriai spinduliuojančios signalo linijos trukdžiams susijungti su išeinančia signalo linija ir skleisti į išorę; Be to, išvengiama išorinių trukdžių, kuriuos sukelia sąsajos išeinančio signalo linija nuo sujungimo su jautriąja signalo linija, dėl ko sistema gali veikti netinkamai. Diferencialinio signalo linijos turi būti tame pačiame sluoksnyje, vienodo ilgio ir eiti lygiagrečiai, išlaikant nuoseklią varžą, o tarp diferencialinių linijų neturi būti kitų laidų. Kadangi užtikrinama, kad diferencialinių linijų poros bendrojo režimo varža yra lygi, galima pagerinti jos atsparumą trukdžiams. Pagal aukščiau pateiktas laidų sujungimo taisykles tipinė oro kondicionieriaus spausdintinės plokštės grandinė yra patobulinta ir optimizuota.