Obstaja veliko načinov za reševanje težav z EMI. Sodobne metode zatiranja EMI vključujejo: uporabo premazov za zatiranje EMI, izbiro ustreznih delov za dušenje EMI in načrtovanje simulacije EMI. Začenši od najbolj osnovnega PCB postavitev, ta članek obravnava vlogo in tehnike oblikovanja večplastnega zlaganja PCB pri nadzoru sevanja EMI.

Z razumno namestitvijo kondenzatorjev ustrezne zmogljivosti blizu napajalnih zatičev IC lahko izhodna napetost IC poskoči hitreje. Vendar se problem tukaj ne konča. Zaradi omejenega frekvenčnega odziva kondenzatorjev zaradi tega kondenzatorji ne morejo ustvariti harmonske moči, ki je potrebna za čist izhod IC v celotnem frekvenčnem pasu. Poleg tega bo prehodna napetost, oblikovana na vodilu močnostnega vodila, tvorila padec napetosti na induktorju ločilne poti. Te prehodne napetosti so glavni viri motenj EMI običajnega načina. Kako naj rešimo te težave?

Kar zadeva IC na našem vezju, lahko napajalno plast okoli IC štejemo za odličen visokofrekvenčni kondenzator, ki lahko zbere del energije, ki jo uhaja diskretni kondenzator, ki zagotavlja visokofrekvenčno energijo za čiste izhod. Poleg tega mora biti induktivnost dobrega močnostnega sloja majhna, zato je tudi prehodni signal, ki ga sintetizira induktivnost, majhen, s čimer se zmanjša EMI v običajnem načinu.

Seveda mora biti povezava med napajalnim slojem in napajalnim zatičem IC čim krajša, saj naraščajoči rob digitalnega signala postaja vse hitrejši in je najbolje, da ga priključite neposredno na ploščico, kjer je napajanje IC pin se nahaja. O tem je treba razpravljati ločeno.

Za nadzor EMI v skupnem načinu mora napajalna ravnina pomagati pri ločevanju in imeti dovolj nizko induktivnost. To napajalno letalo mora biti dobro zasnovan par električnih letal. Nekdo se lahko vpraša, kako dobro je dobro? Odgovor na vprašanje je odvisen od razporeditve napajalnika, materialov med plastmi in delovne frekvence (to je funkcije časa vzpona IC). Na splošno je razmik med napajalnim slojem 6 mil, vmesni sloj pa je material FR4, ekvivalentna kapacitivnost napajalnega sloja na kvadratni palec je približno 75 pF. Očitno je, da je manjši razmik med sloji, večja je kapacitivnost.

Ni veliko naprav s časom vzpona od 100 do 300 ps, ​​toda glede na trenutno hitrost razvoja IC bodo naprave s časom vzpona v območju od 100 do 300 ps zasedle velik delež. Za vezja s časom vzpona od 100 do 300 ps, ​​razmik med sloji 3 mil ne bo več primeren za večino aplikacij. Takrat je bilo treba uporabiti tehnologijo plastenja z razmikom med sloji manj kot 1 mil in zamenjati dielektrične materiale FR4 z materiali z visoko dielektrično konstanto. Zdaj lahko keramika in keramična plastika izpolnita zahteve glede načrtovanja tokokrogov s časom naraščanja od 100 do 300 ps.

Čeprav se bodo v prihodnosti lahko uporabljali novi materiali in nove metode, za današnja običajna vezja s časom vzpona od 1 do 3 ns, razmikom med sloji od 3 do 6 mil in dielektričnimi materiali FR4, običajno zadostuje, da obvladujemo visoke harmonike in naredimo prehodni signal dovolj nizek. , se pravi, EMI v običajnem načinu je mogoče zmanjšati zelo nizko. Primeri zasnove večplastnega zlaganja PCB, podani v tem članku, predvidevajo razmik med sloji od 3 do 6 mils.

Elektromagnetna zaščita

Z vidika signalnih sledi bi morala biti dobra strategija plastenja, da se vse sledi signala postavijo na eno ali več plasti, te plasti so poleg napajalnega ali ozemljitvenega sloja. Za oskrbo z električno energijo mora biti dobra strategija plastenja, da je napajalni sloj v bližini zemeljskega sloja, razdalja med napajalnim slojem in plastjo tal pa je čim manjša. Temu pravimo strategija “plastenja”.

Zlaganje PCB

Kakšna strategija zlaganja lahko pomaga pri zaščiti in zatiranju EMI? Naslednja večplastna shema zlaganja predvideva, da napajalni tok teče na eni plasti, ena napetost ali več napetosti pa so razporejene v različnih delih iste plasti. Primer več plasti moči bo obravnavan kasneje.

4-slojna plošča

Obstaja več možnih težav s 4-slojno zasnovo plošč. Prvič, tradicionalna štirislojna plošča z debelino 62 milimetrov, tudi če je signalna plast na zunanji plasti, napajalni in ozemljitveni sloj pa na notranji plasti, razdalja med napajalno plastjo in talnim slojem je še vedno prevelik.

Če je zahteva po stroških prva, lahko razmislite o naslednjih dveh alternativah tradicionalni 4-slojni plošči. Ti dve rešitvi lahko izboljšata učinkovitost zatiranja EMI, vendar sta primerni samo za aplikacije, kjer je gostota komponent na plošči dovolj nizka in je okoli komponent dovolj prostora (postavite zahtevano bakreno plast za moč).

Prva možnost je prva izbira. Zunanji sloji tiskanega vezja so vsi ozemljitveni sloji, srednji dve pa sta signalni/napajalni sloji. Napajalnik na signalni plasti je speljan s široko linijo, zaradi česar je lahko impedanca napajalnega toka nizka, nizka pa je tudi impedanca signalne mikrotrakaste poti. Z vidika nadzora EMI je to najboljša razpoložljiva 4-slojna struktura PCB. V drugi shemi zunanji sloj uporablja moč in ozemljitev, srednji dve plasti pa uporabljata signale. V primerjavi s tradicionalno 4-slojno ploščo je izboljšanje manjše, vmesna impedanca pa je tako slaba kot tradicionalna 4-slojna plošča.

Če želite nadzorovati impedanco sledi, mora biti zgornja shema zlaganja zelo previdna, da razporedite sledi pod močnostnimi in ozemljenimi bakrenimi otoki. Poleg tega je treba bakrene otoke na napajalnem ali ozemljitvenem sloju čim bolj povezati med seboj, da se zagotovi enosmerna in nizkofrekvenčna povezljivost.

6-slojna plošča

Če je gostota komponent na 4-slojni plošči relativno visoka, je najboljša 6-slojna plošča. Vendar pa nekatere sheme zlaganja pri 6-slojni zasnovi plošče niso dovolj dobre za zaščito elektromagnetnega polja in imajo majhen učinek na zmanjšanje prehodnega signala napajalnega vodila. Spodaj sta obravnavana dva primera.

V prvem primeru sta napajalnik in ozemljitev nameščena na 2. oziroma 5. plast. Zaradi visoke impedance bakrene prevleke napajalnika je zelo neugodno nadzorovati sevanje EMI v običajnem načinu. Vendar je z vidika nadzora signalne impedance ta metoda zelo pravilna.