Ka shumë mënyra për të zgjidhur problemet EMI. Metodat moderne të shtypjes së EMI përfshijnë: përdorimin e veshjeve shtypëse EMI, zgjedhjen e pjesëve të përshtatshme të shtypjes së EMI dhe dizajnin e simulimit të EMI. Duke u nisur nga më themeloret PCB faqosje, ky artikull diskuton rolin dhe teknikat e projektimit të grumbullimit me shtresa PCB në kontrollin e rrezatimit EMI.

Vendosja e arsyeshme e kondensatorëve me kapacitet të duhur pranë kunjave të furnizimit me energji elektrike të IC mund të bëjë që tensioni i daljes së IC të kërcejë më shpejt. Megjithatë, problemi nuk përfundon këtu. Për shkak të përgjigjes së kufizuar të frekuencës së kondensatorëve, kjo i bën kondensatorët të paaftë të gjenerojnë fuqinë harmonike të nevojshme për të drejtuar pastër daljen IC në brezin e plotë të frekuencës. Për më tepër, voltazhi kalimtar i formuar në shiritin e autobusit të energjisë do të formojë një rënie të tensionit nëpër induktorin e shtegut të shkëputjes. Këto tensione kalimtare janë burimet kryesore të ndërhyrjes EMI të modalitetit të zakonshëm. Si duhet t’i zgjidhim këto probleme?

Për sa i përket IC në tabelën tonë qarkore, shtresa e energjisë rreth IC mund të konsiderohet si një kondensator i shkëlqyer me frekuencë të lartë, i cili mund të mbledhë pjesën e energjisë që rrjedh nga kondensatori diskret që siguron energji me frekuencë të lartë për të pastër. prodhimit. Për më tepër, induktiviteti i një shtrese të mirë të fuqisë duhet të jetë i vogël, kështu që sinjali kalimtar i sintetizuar nga induktanca është gjithashtu i vogël, duke reduktuar kështu modalitetin e zakonshëm EMI.

Natyrisht, lidhja midis shtresës së energjisë dhe pinit të rrymës IC duhet të jetë sa më e shkurtër që të jetë e mundur, sepse skaji në rritje i sinjalit dixhital po bëhet gjithnjë e më i shpejtë dhe është mirë që ta lidhni direkt me bllokun ku ndizet IC. kunja ndodhet. Kjo duhet të diskutohet veçmas.

Për të kontrolluar EMI të modalitetit të përbashkët, rrafshi i fuqisë duhet të ndihmojë shkëputjen dhe të ketë një induktivitet mjaft të ulët. Ky aeroplan i fuqisë duhet të jetë një çift avionësh fuqie i projektuar mirë. Dikush mund të pyesë, sa e mirë është e mirë? Përgjigja e pyetjes varet nga shtresimi i furnizimit me energji elektrike, materialet midis shtresave dhe frekuenca e funksionimit (d.m.th., një funksion i kohës së ngritjes së IC). Në përgjithësi, hapësira e shtresës së fuqisë është 6 mil, dhe shtresa e ndërsjellë është material FR4, kapaciteti ekuivalent i shtresës së energjisë për inç katror është rreth 75 pF. Natyrisht, sa më i vogël të jetë hapësira e shtresës, aq më i madh është kapaciteti.

Nuk ka shumë pajisje me një kohë rritjeje nga 100 në 300 ps, ​​por sipas shpejtësisë aktuale të zhvillimit të IC, pajisjet me një kohë rritjeje në intervalin 100 deri në 300 ps do të zënë një proporcion të lartë. Për qarqet me një kohë rritjeje prej 100 deri në 300 ps, ​​hapësira e shtresave 3 mil nuk do të jetë më e përshtatshme për shumicën e aplikacioneve. Në atë kohë, ishte e nevojshme të përdorej teknologjia e shtresimit me një ndarje shtresash më pak se 1 mil, dhe të zëvendësoheshin materialet dielektrike FR4 me materiale me konstante të larta dielektrike. Tani, qeramika dhe plastika qeramike mund të plotësojnë kërkesat e projektimit të qarqeve të kohës së rritjes prej 100 deri në 300 ps.

Megjithëse materialet e reja dhe metodat e reja mund të përdoren në të ardhmen, për qarqet e zakonshme të kohës së ngritjes së sotme 1 deri në 3 ns, ndarjen e shtresave 3 deri në 6 mil dhe materialet dielektrike FR4, zakonisht është e mjaftueshme për të trajtuar harmonikë të nivelit të lartë dhe për ta bërë sinjalin kalimtar mjaftueshëm të ulët. , që do të thotë, EMI e modalitetit të përbashkët mund të reduktohet shumë ulët. Shembujt e dizajnit të grumbullimit me shtresa PCB të dhëna në këtë artikull do të supozojnë një ndarje shtresash prej 3 deri në 6 milje.

Mbrojtje elektromagnetike

Nga këndvështrimi i gjurmëve të sinjalit, një strategji e mirë shtresimi duhet të jetë vendosja e të gjitha gjurmëve të sinjalit në një ose më shumë shtresa, këto shtresa janë pranë shtresës së fuqisë ose shtresës së tokës. Për furnizimin me energji, një strategji e mirë shtresimi duhet të jetë që shtresa e energjisë të jetë ngjitur me shtresën e tokës dhe distanca midis shtresës së energjisë dhe shtresës së tokës të jetë sa më e vogël që të jetë e mundur. Kjo është ajo që ne e quajmë strategjia e “shtresimit”.

Stacking PCB

Çfarë lloj strategjie grumbullimi mund të ndihmojë në mbrojtjen dhe shtypjen e EMI-së? Skema e mëposhtme e grumbullimit me shtresa supozon se rryma e furnizimit me energji rrjedh në një shtresë të vetme dhe tensioni i vetëm ose tensionet e shumëfishta shpërndahen në pjesë të ndryshme të së njëjtës shtresë. Rasti i shtresave të shumta të fuqisë do të diskutohet më vonë.

Pllakë me 4 shtresa

Ka disa probleme të mundshme me dizajnin e tabelës me 4 shtresa. Para së gjithash, bordi tradicional me katër shtresa me një trashësi prej 62 mils, edhe nëse shtresa e sinjalit është në shtresën e jashtme, dhe shtresat e fuqisë dhe tokës janë në shtresën e brendshme, distanca midis shtresës së fuqisë dhe shtresës së tokës. është ende shumë i madh.

Nëse kërkesa për kosto është e para, mund të merrni parasysh dy alternativat e mëposhtme për tabelën tradicionale me 4 shtresa. Këto dy zgjidhje mund të përmirësojnë performancën e shtypjes së EMI, por ato janë të përshtatshme vetëm për aplikime ku densiteti i komponentit në tabelë është mjaft i ulët dhe ka zonë të mjaftueshme rreth komponentëve (vendosni shtresën e nevojshme të bakrit me fuqi).

Opsioni i parë është zgjedhja e parë. Shtresat e jashtme të PCB-së janë të gjitha shtresat e tokës, dhe dy shtresat e mesme janë shtresa sinjali/energjie. Furnizimi me energji elektrike në shtresën e sinjalit drejtohet me një linjë të gjerë, e cila mund ta bëjë të ulët rezistencën e rrugës së rrymës së furnizimit me energji dhe rezistencën e shtegut të mikrostripeve të sinjalit është gjithashtu e ulët. Nga këndvështrimi i kontrollit EMI, kjo është struktura më e mirë e disponueshme e PCB me 4 shtresa. Në skemën e dytë, shtresa e jashtme përdor fuqinë dhe tokën, dhe dy shtresat e mesme përdorin sinjale. Krahasuar me tabelën tradicionale me 4 shtresa, përmirësimi është më i vogël dhe impedanca e ndërsjellë është po aq e dobët sa bordi tradicional me 4 shtresa.

Nëse dëshironi të kontrolloni rezistencën e gjurmës, skema e mësipërme e grumbullimit duhet të jetë shumë e kujdesshme për të rregulluar gjurmët nën fuqinë dhe ishujt e bakrit të bluar. Përveç kësaj, ishujt e bakrit në furnizimin me energji elektrike ose në shtresën e tokës duhet të jenë të ndërlidhura sa më shumë që të jetë e mundur për të siguruar lidhje DC dhe frekuencë të ulët.

Pllakë me 6 shtresa

Nëse dendësia e komponentëve në një tabelë me 4 shtresa është relativisht e lartë, një tabelë me 6 shtresa është më e mira. Megjithatë, disa skema grumbullimi në dizajnin e tabelës me 6 shtresa nuk janë mjaft të mira për të mbrojtur fushën elektromagnetike dhe kanë pak efekt në reduktimin e sinjalit kalimtar të autobusit të energjisë. Dy shembuj janë diskutuar më poshtë.

Në rastin e parë, furnizimi me energji elektrike dhe toka vendosen përkatësisht në shtresat e 2-të dhe të 5-të. Për shkak të rezistencës së lartë të veshjes së bakrit të furnizimit me energji elektrike, është shumë e pafavorshme të kontrollohet rrezatimi EMI i modalitetit të përbashkët. Sidoqoftë, nga pikëpamja e kontrollit të impedancës së sinjalit, kjo metodë është shumë e saktë.