В дизайне EMC печатная плата, первая проблема – это настройка слоя; Слои платы состоят из источника питания, заземляющего слоя и сигнального слоя. In EMC design of products, besides the selection of components and circuit design, good PCB design is also a very important 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. The layer design is the basis of PCB, how to do a good job of PCB layer design to make THE EMC effect of PCB optimal?

I. Идеи дизайна слоя печатной платы

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.

Single board mirroring layer

Зеркальный слой представляет собой полный слой плоского слоя с медным покрытием (слой источника питания, слой заземления), примыкающий к сигнальному слою внутри печатной платы. Основные функции заключаются в следующем:

(1) Уменьшение шума обратного потока: зеркальный слой может обеспечить путь с низким импедансом для обратного потока сигнального уровня, особенно когда в системе распределения мощности протекает большой ток, роль зеркального слоя более очевидна.

(2) снижение электромагнитных помех: наличие зеркального слоя уменьшает площадь замкнутого контура, образованного сигналом и обратным потоком, и снижает электромагнитные помехи;

(3) reduce crosstalk: help to control the crosstalk problem between signal lines in high-speed digital circuit, change the height of the signal line from the mirror layer, you can control the crosstalk between signal lines, the smaller the height, the smaller the crosstalk;

(4) Impedance control to prevent signal reflection.

Selection of mirror layer

(1) И источник питания, и заземляющая пластина могут использоваться в качестве опорной плоскости и оказывать определенное экранирующее действие на внутреннюю проводку;

(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) При выборе опорной плоскости следует отдавать предпочтение заземляющей пластине, а второй – силовой.

Two, magnetic flux cancellation principle

According to Maxwell’s equations, all electrical and magnetic action between separate charged bodies or currents is transmitted through the intermediate region between them, whether it is a vacuum or solid matter. 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.

Природа гашения магнитного потока

The essence of flux cancellation is the control of signal backflow path, as shown in the following 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) Когда через провод течет ток, вокруг провода создается магнитное поле, а направление магнитного поля определяется правилом правой руки.

(2) когда есть два рядом друг с другом и параллельно проводу, как показано на рисунке ниже, один из проводников электричества должен отводиться, другой проводник электричества течет, если электрический ток течет через Провод являются током и его сигналом обратного тока, тогда два противоположных направления тока равны, поэтому их магнитное поле равно, но направление противоположно,Таким образом, они нейтрализуют друг друга.

Five, six board design examples

Для шести слоев предпочтительнее план 3.

Анализ:

(1) Поскольку сигнальный слой примыкает к опорной плоскости оплавления, а S1, S2 и S3 примыкают к заземляющей плоскости, достигается наилучший эффект подавления магнитного потока. Следовательно, предпочтительным уровнем маршрутизации является S2, за ним следуют S3 и S1.

(2) Плоскость мощности примыкает к плоскости заземления, расстояние между плоскостями очень мало, и она имеет лучший эффект подавления магнитного потока и низкое сопротивление плоскости мощности.

(3) Основной источник питания и соответствующая ему ткань для пола расположены в слое 4 и 5. Когда толщина слоя задана, расстояние между S2-P должно быть увеличено, а расстояние между P-G2 должно быть уменьшено (расстояние между слоями G1-S2 следует соответственно уменьшить), чтобы уменьшить сопротивление плоскости питания и влияние источника питания на S2.

Для шести слоев вариант 4

Анализ:

Scheme 4 is more suitable than Scheme 3 for local, small number of signal requirements, which can provide an excellent wiring layer S2.

Worst EMC effect, plan 2

Анализ: В этой структуре S1 и S2 смежны, S3 и S4 смежны, а S3 и S4 не прилегают к заземляющей плоскости, поэтому эффект подавления магнитного потока слабый.

заключение

Specific principles of PCB layer design:

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

(2) Старайтесь избегать непосредственного соседства двух сигнальных слоев;

(3) Все сигнальные слои максимально примыкают к заземляющему слою;

(4) Слой проводки высокочастотных, высокоскоростных, тактовых и других ключевых сигналов должен иметь смежную заземляющую поверхность.