In het EMC-ontwerp van PCB, de eerste zorg is de laaginstelling; De lagen van het bord zijn samengesteld uit voeding, grondlaag en signaallaag. Bij EMC-ontwerp van producten is naast de selectie van componenten en circuitontwerp ook een goed PCB-ontwerp een zeer belangrijke factor.

The key to the EMC design of PCB is to minimize the backflow area and make the backflow path flow in the direction we designed. Het laagontwerp is de basis van PCB, hoe kan het PCB-laagontwerp goed worden gedaan om HET EMC-effect van PCB optimaal te maken?

I. Ontwerpideeën van PCB-laag

The core of PCB laminated EMC planning and design is to reasonably plan signal backflow path to minimize the backflow area of signal from the board mirror layer, so as to eliminate or minimize magnetic flux.

Spiegelende laag met enkel bord

De spiegellaag is een volledige laag van een met koper beklede vlakke laag (voedingslaag, aardingslaag) naast de signaallaag in de PCB. Dit zijn de belangrijkste functies:

(1) Verminder terugstroomruis: de spiegellaag kan een pad met lage impedantie bieden voor de terugstroom van de signaallaag, vooral wanneer er een grote stroom in het stroomdistributiesysteem is, is de rol van de spiegellaag duidelijker.

(2) EMI-reductie: het bestaan ​​van de spiegellaag verkleint het gebied van de gesloten lus gevormd door het signaal en reflux en vermindert EMI;

(3) verminder overspraak: help het overspraakprobleem tussen signaallijnen in high-speed digitale circuits te beheersen, verander de hoogte van de signaallijn van de spiegellaag, u kunt de overspraak tussen signaallijnen regelen, hoe kleiner de hoogte, hoe kleiner de overspraak

(4) Impedantieregeling om signaalreflectie te voorkomen.

Selectie van spiegellaag

(1) Zowel de voeding als het grondvlak kunnen als referentievlak worden gebruikt en hebben een zeker afschermend effect op de interne bedrading;

(2) Relatively speaking, the power plane has a high characteristic impedance, and there is a large potential difference with the reference level, and the high-frequency interference on the power plane is relatively large;

(3) From the perspective of shielding, the ground plane is generally grounded and used as the reference point of the reference level, and its shielding effect is far better than that of the power plane;

(4) Bij het selecteren van het referentievlak moet de voorkeur worden gegeven aan het grondvlak en als tweede het vermogensvlak;

Two, magnetic flux cancellation principle

Volgens de vergelijkingen van Maxwell wordt alle elektrische en magnetische actie tussen afzonderlijke geladen lichamen of stromen overgedragen via het tussenliggende gebied ertussen, of het nu een vacuüm of vaste stof is. In a PCB, the flux is always propagated in the transmission line. If the rf backflow path is parallel to the corresponding signal path, the flux on the backflow path is in the opposite direction to that on the signal path, then they are superimposed on each other, and the effect of flux cancellation is obtained.

De aard van magnetische fluxannulering:

De essentie van fluxannulering is de controle van het signaalterugstroompad, zoals weergegeven in het volgende diagram:

The right hand rule explains the magnetic flux cancellation effect

How to use the right hand rule to explain the magnetic flux cancellation effect when the signal layer is adjacent to the stratum is explained as follows:

(1) Wanneer er een stroom door de draad vloeit, wordt er een magnetisch veld rond de draad gegenereerd en wordt de richting van het magnetische veld bepaald door de rechterhandregel.

(2) wanneer er twee dicht bij elkaar en evenwijdig aan de draad zijn, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, een van de geleiders van elektriciteit om af te voeren, de andere een geleider van elektriciteit om te stromen, als de elektrische stroom door de draad is stroom en het retourstroomsignaal, dan zijn de twee tegengestelde stroomrichtingen gelijk, dus hun magnetische veld is gelijk, maar de richting is tegengesteld,Ze heffen elkaar dus op.

Vijf, zes bordontwerpvoorbeelden

Voor zes lagen heeft plan 3 de voorkeur

Analyse:

(1) Aangezien de signaallaag grenst aan het reflow-referentievlak en S1, S2 en S3 aangrenzend zijn aan het grondvlak, wordt het beste magnetische flux-annuleringseffect bereikt. Daarom is S2 de voorkeursrouteringslaag, gevolgd door S3 en S1.

(2) Het vermogensvlak grenst aan het GND-vlak, de afstand tussen de vlakken is erg klein en het heeft het beste magnetische fluxannuleringseffect en een lage vermogensvlakimpedantie.

(3) De hoofdvoeding en het bijbehorende vloerkleed bevinden zich op laag 4 en 5. Wanneer de laagdikte is ingesteld, moet de afstand tussen S2-P worden vergroot en de afstand tussen P-G2 worden verkleind (de afstand tussen laag G1-S2 moet dienovereenkomstig worden verlaagd), om de impedantie van het vermogensvlak en de invloed van de voeding op S2 te verminderen.

Voor zes lagen, optie 4

Analyse:

Schema 4 is meer geschikt dan Schema 3 voor lokale, kleine signaalvereisten, wat een uitstekende bedradingslaag S2 kan opleveren.

Slechtste EMC-effect, plan 2

Analyse: In deze structuur zijn S1 en S2 aangrenzend, S3 en S4 aangrenzend en S3 en S4 niet aangrenzend aan het grondvlak, dus het magnetische fluxannuleringseffect is slecht.

conclusie

Specific principles of PCB layer design:

(1) There is a complete ground plane (shield) below the component surface and welding surface;

(2) Probeer directe aangrenzende twee signaallagen te vermijden;

(3) Alle signaallagen grenzen zo ver mogelijk aan het grondvlak;

(4) De bedradingslaag van hoge frequentie, hoge snelheid, klok en andere belangrijke signalen moet een aangrenzend grondvlak hebben.