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.

De sleutel tot het EMC-ontwerp van PCB is om het terugstroomgebied te minimaliseren en het terugstroompad in de richting te laten stromen die we hebben ontworpen. Het laagontwerp is de basis van PCB, hoe kan het PCB-laagontwerp goed worden uitgevoerd om het EMC-effect van PCB optimaal te maken?

Ontwerpideeën van PCB-laag:

De kern van PCB-gelamineerde EMC-planning en -ontwerp is om het signaalterugstroompad redelijkerwijs te plannen om het terugstroomgebied van het signaal van de bordspiegellaag te minimaliseren, om magnetische flux te elimineren of te minimaliseren.

1. Spiegelende laag 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) Relatief gezien heeft het vermogensvlak een hoge karakteristieke impedantie en is er een groot potentiaalverschil met het referentieniveau en is de hoogfrequente interferentie op het vermogensvlak relatief groot;

(3) Vanuit het oogpunt van afscherming is het grondvlak over het algemeen geaard en gebruikt als het referentiepunt van het referentieniveau, en het afschermende effect is veel beter dan dat van het vermogensvlak;

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

Magnetisch fluxannuleringsprincipe:

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 een PCB wordt de flux altijd voortgeplant in de transmissielijn. Als het rf-terugstroompad evenwijdig is aan het corresponderende signaalpad, is de flux op het terugstroompad in de tegenovergestelde richting van die op het signaalpad, dan worden ze op elkaar gesuperponeerd en wordt het effect van fluxannulering verkregen.

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

Het gebruik van de rechterhandregel om het magnetische fluxannuleringseffect uit te leggen wanneer de signaallaag aan de laag grenst, wordt als volgt uitgelegd:

(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.

Voorbeeld van bordontwerp met zes lagen

1. Voor zeslaagse platen heeft schema 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.

2. Bij hoge kosten kan schema 1 worden toegepast;

Analyse:

(1) Omdat de signaallaag grenst aan het reflow-referentievlak en S1 en S2 aangrenzend zijn aan het grondvlak, heeft deze structuur het beste magnetische fluxopheffingseffect;

(2) Vanwege het slechte magnetische fluxannuleringseffect en de hoge vermogensvlakimpedantie van het vermogensvlak naar het GND-vlak via S3 en S2;

(3) Voorkeursbedradingslaag S1 en S2, gevolgd door S3 en S4.

3. Voor zeslaagse platen, optie 4

Analyse:

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

4. Slechtste EMC-effect, schema,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 fluxopheffingseffect is slecht.

CCONCLUSIE

Specifieke principes van PCB-laagontwerp:

(1) Er is een volledig grondvlak (afscherming) onder het componentoppervlak en het lasoppervlak;

(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.