В конструкции EMC печатная плата, первая проблема – это настройка слоя; Слои платы состоят из источника питания, заземляющего слоя и сигнального слоя. При проектировании продуктов по ЭМС, помимо выбора компонентов и схемотехники, очень важным фактором является хороший дизайн печатной платы.

Ключом к ЭМС-конструкции печатной платы является минимизация площади обратного потока и создание пути обратного потока в том направлении, которое мы разработали. Дизайн слоев является основой печатной платы. Как правильно спланировать слой печатной платы, чтобы добиться оптимального эффекта ЭМС?

Идеи дизайна слоя печатной платы:

Суть планирования и проектирования ЭМС с ламинированной печатной платой заключается в разумном планировании пути обратного потока сигнала для минимизации площади обратного потока сигнала от зеркального слоя платы, чтобы устранить или минимизировать магнитный поток.

1. Слой зеркального отображения платы

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) уменьшите перекрестные помехи: помогите контролировать проблему перекрестных помех между сигнальными линиями в высокоскоростной цифровой схеме, измените высоту сигнальной линии от зеркального слоя, вы можете контролировать перекрестные помехи между сигнальными линиями, чем меньше высота, тем меньше перекрестные помехи;

(4) Контроль импеданса для предотвращения отражения сигнала.

Выбор зеркального слоя

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

(2) Условно говоря, плоскость мощности имеет высокий характеристический импеданс, существует большая разница потенциалов с опорным уровнем, а высокочастотные помехи на плоскости мощности относительно велики;

(3) С точки зрения экранирования, заземляющая пластина обычно заземляется и используется в качестве опорной точки опорного уровня, и ее экранирующий эффект намного лучше, чем у силовой пластины;

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

Принцип подавления магнитного потока:

Согласно уравнениям Максвелла, все электрическое и магнитное воздействие между отдельными заряженными телами или токами передается через промежуточную область между ними, будь то вакуум или твердое вещество. В печатной плате поток всегда распространяется по линии передачи. Если путь обратного РЧ-потока параллелен соответствующему пути прохождения сигнала, поток на пути обратного потока имеет направление, противоположное направлению потока сигнала, тогда они накладываются друг на друга, и получается эффект подавления потока.

Суть подавления потока заключается в управлении трактом обратного потока сигнала, как показано на следующей диаграмме:

Как использовать правило правой руки для объяснения эффекта подавления магнитного потока, когда сигнальный слой примыкает к пласту, объясняется следующим образом:

(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.

Пример дизайна шестислойной платы

1. Для шестислойных пластин предпочтительна схема 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.

2. Когда стоимость высока, может быть принята схема 1;

Анализ:

(1) Поскольку сигнальный слой примыкает к опорной плоскости оплавления, а S1 и S2 примыкают к заземляющей плоскости, эта структура имеет лучший эффект подавления магнитного потока;

(2) Из-за плохого эффекта подавления магнитного потока и высокого импеданса плоскости мощности от плоскости мощности до плоскости GND через S3 и S2;

(3) Предпочтительный слой разводки S1 и S2, за которым следуют S3 и S4.

3. Для шестислойных плит вариант 4.

Анализ:

Схема 4 более подходит, чем Схема 3, для локальных требований с небольшим количеством сигналов, что может обеспечить отличный уровень разводки S2.

4. Наихудший эффект ЭМС, Схема,Анализ:

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

CАКЛЮЧЕНИЕ

Конкретные принципы проектирования слоев печатной платы:

(1) Под поверхностью компонента и поверхностью сварки находится полная заземляющая пластина (экран);

(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.