W projekcie EMC firmy PCB, pierwszym problemem jest ustawienie warstwy; Warstwy płytki składają się z warstwy zasilania, masy i warstwy sygnału. W projektowaniu produktów EMC, oprócz doboru komponentów i projektowania obwodów, bardzo ważnym czynnikiem jest również dobra konstrukcja PCB.

Kluczem do projektu EMC PCB jest zminimalizowanie obszaru przepływu wstecznego i sprawienie, aby ścieżka przepływu zwrotnego płynęła w kierunku, który zaprojektowaliśmy. Projekt warstwy jest podstawą PCB, jak wykonać dobrą robotę projektowania warstwy PCB, aby efekt EMC PCB był optymalny?

Pomysły projektowe warstwy PCB:

Istotą planowania i projektowania EMC laminowanych PCB jest rozsądne zaplanowanie ścieżki przepływu zwrotnego sygnału, aby zminimalizować obszar przepływu wstecznego sygnału z warstwy lustra płyty, aby wyeliminować lub zminimalizować strumień magnetyczny.

1. Warstwa lustrzana płyty

Warstwa lustrzana to kompletna warstwa pokrytej miedzią płaskiej warstwy (warstwa zasilania, warstwa uziemiająca) przylegająca do warstwy sygnałowej wewnątrz płytki drukowanej. Główne funkcje są następujące:

(1) Zmniejsz hałas przepływu wstecznego: warstwa lustrzana może zapewnić ścieżkę o niskiej impedancji dla przepływu wstecznego warstwy sygnałowej, zwłaszcza gdy w systemie dystrybucji energii występuje duży przepływ prądu, rola warstwy lustrzanej jest bardziej oczywista.

(2) redukcja EMI: istnienie warstwy lustrzanej zmniejsza obszar zamkniętej pętli utworzonej przez sygnał i refluks oraz zmniejsza EMI;

(3) zmniejsz przesłuch: pomóż kontrolować problem przesłuchów między liniami sygnałowymi w szybkim obwodzie cyfrowym, zmień wysokość linii sygnałowej z warstwy lustrzanej, możesz kontrolować przesłuch między liniami sygnałowymi, im mniejsza wysokość, tym mniejsza przesłuch;

(4) Kontrola impedancji zapobiegająca odbiciu sygnału.

Wybór warstwy lustrzanej

(1) Zarówno zasilacz, jak i płaszczyzna uziemienia mogą być używane jako płaszczyzna odniesienia i mają pewien efekt ekranowania na okablowaniu wewnętrznym;

(2) Stosunkowo mówiąc, płaszczyzna mocy ma wysoką impedancję charakterystyczną i istnieje duża różnica potencjałów w stosunku do poziomu odniesienia, a zakłócenia o wysokiej częstotliwości na płaszczyźnie mocy są stosunkowo duże;

(3) Z perspektywy ekranowania płaszczyzna uziemienia jest ogólnie uziemiona i używana jako punkt odniesienia poziomu odniesienia, a jej efekt ekranowania jest znacznie lepszy niż płaszczyzny zasilania;

(4) Przy wyborze płaszczyzny odniesienia, płaszczyzna uziemienia powinna być preferowana, a płaszczyzna mocy powinna być wybrana jako druga.

Zasada anulowania strumienia magnetycznego:

Zgodnie z równaniami Maxwella, wszelkie działania elektryczne i magnetyczne między oddzielnymi naładowanymi ciałami lub prądami są przenoszone przez obszar pośredni między nimi, niezależnie od tego, czy jest to próżnia, czy materia stała. W PCB strumień jest zawsze rozprowadzany w linii transmisyjnej. Jeżeli ścieżka przepływu wstecznego o częstotliwości radiowej jest równoległa do odpowiedniej ścieżki sygnału, strumień na ścieżce przepływu wstecznego jest przeciwny do tego na ścieżce sygnału, wówczas nakładają się one na siebie i uzyskuje się efekt zniesienia strumienia.

Istotą eliminacji strumienia jest sterowanie ścieżką przepływu zwrotnego sygnału, jak pokazano na poniższym schemacie:

Sposób użycia reguły prawej ręki do wyjaśnienia efektu eliminacji strumienia magnetycznego, gdy warstwa sygnału przylega do warstwy, wyjaśniono w następujący sposób:

(1) Gdy prąd przepływa przez przewód, wokół przewodu generowane jest pole magnetyczne, a kierunek pola magnetycznego jest określany przez regułę prawej ręki.

(2) gdy są dwa znajdujące się blisko siebie i równolegle do przewodu, jak pokazano na poniższym rysunku, jeden z przewodników elektrycznych do odprowadzenia, drugi przewodnik elektryczny do przepływu, jeśli prąd elektryczny przepływa przez przewód przewód jest prądem i jego sygnałem prądu powrotnego, to dwa przeciwne kierunki prądu są równe, więc ich pole magnetyczne jest równe, ale kierunek jest przeciwny,Więc znoszą się nawzajem.

Przykładowy projekt płyty z sześcioma warstwami

1. W przypadku płyt sześciowarstwowych preferowany jest schemat 3;

Analiza:

(1) Ponieważ warstwa sygnału przylega do płaszczyzny odniesienia rozpływu, a S1, S2 i S3 przylegają do płaszczyzny uziemienia, uzyskuje się najlepszy efekt redukcji strumienia magnetycznego. Dlatego S2 jest preferowaną warstwą routingu, a następnie S3 i S1.

(2) Płaszczyzna mocy sąsiaduje z płaszczyzną GND, odległość między płaszczyznami jest bardzo mała i ma najlepszy efekt eliminacji strumienia magnetycznego i impedancję płaszczyzny niskiej mocy.

(3) Główny zasilacz i odpowiadająca mu wykładzina podłogowa znajdują się na warstwie 4 i 5. Po ustaleniu grubości warstwy należy zwiększyć odstęp między S2-P i zmniejszyć odstęp między P-G2 (odstęp między warstwami G1-S2 należy odpowiednio zmniejszyć), aby zmniejszyć impedancję płaszczyzny mocy i wpływ zasilania na S2.

2. Gdy koszt jest wysoki, można zastosować schemat 1;

Analiza:

(1) Ponieważ warstwa sygnału sąsiaduje z płaszczyzną odniesienia rozpływu, a S1 i S2 sąsiadują z płaszczyzną uziemienia, ta struktura ma najlepszy efekt eliminacji strumienia magnetycznego;

(2) Z powodu słabego efektu eliminacji strumienia magnetycznego i wysokiej impedancji płaszczyzny mocy od płaszczyzny mocy do płaszczyzny GND przez S3 i S2;

(3) Preferowana warstwa przewodów S1 i S2, a następnie S3 i S4.

3. W przypadku płyt sześciowarstwowych opcja 4

Analiza:

Schemat 4 jest bardziej odpowiedni niż schemat 3 dla lokalnych wymagań dotyczących małej liczby sygnałów, co może zapewnić doskonałą warstwę okablowania S2.

4. Najgorszy efekt EMC, Schemat,Analiza:

W tej strukturze S1 i S2 sąsiadują, S3 i S4 sąsiadują, a S3 i S4 nie sąsiadują z płaszczyzną uziemienia, więc efekt redukcji strumienia magnetycznego jest słaby.

Conkluzja

Szczegółowe zasady projektowania warstw PCB:

(1) Pod powierzchnią elementu i powierzchnią spawania znajduje się kompletna płaszczyzna uziemienia (osłona);

(2) Staraj się unikać bezpośredniego przylegania dwóch warstw sygnału;

(3) Wszystkie warstwy sygnału przylegają w miarę możliwości do płaszczyzny uziemienia;

(4) Warstwa okablowania o wysokiej częstotliwości, wysokiej prędkości, taktowaniu i innych kluczowych sygnałach powinna mieć przylegającą płaszczyznę uziemienia.