Mbali na uteuzi wa vipengele na muundo wa mzunguko, nzuri printed mzunguko bodi (PCB) design is also a very important factor in electromagnetic compatibility. The key to PCB EMC design is to reduce the reflow area as much as possible and let the reflow path flow in the direction of the design. The most common return current problems come from cracks in the reference plane, changing the reference plane layer, and the signal flowing through the connector. Jumper capacitors or decoupling capacitors may solve some problems, but the overall impedance of capacitors, vias, pads, and wiring must be considered. This lecture will introduce EMC’s PCB design technology from three aspects: PCB layering strategy, layout skills and wiring rules.

Mkakati wa kuweka tabaka wa PCB

Unene, kupitia mchakato na idadi ya tabaka katika muundo wa bodi ya mzunguko sio ufunguo wa kutatua tatizo. Uwekaji mzuri wa safu ni kuhakikisha upitaji na utengano wa basi ya umeme na kupunguza voltage ya muda mfupi kwenye safu ya nguvu au safu ya ardhi. Ufunguo wa kulinda uwanja wa sumakuumeme wa mawimbi na usambazaji wa nishati. Kutoka kwa mtazamo wa ufuatiliaji wa ishara, mkakati mzuri wa kuweka safu unapaswa kuwa kuweka alama zote za ishara kwenye safu moja au kadhaa, na tabaka hizi ziko karibu na safu ya nguvu au safu ya ardhi. Kwa ugavi wa umeme, mkakati mzuri wa kuweka safu unapaswa kuwa safu ya nguvu iko karibu na safu ya ardhi, na umbali kati ya safu ya nguvu na safu ya ardhi ni ndogo iwezekanavyo. Huu ndio tunaita mkakati wa “layer”. Hapo chini tutazungumza haswa juu ya mkakati bora wa kuweka tabaka wa PCB. 1. Ndege ya makadirio ya safu ya wiring inapaswa kuwa katika eneo lake la safu ya ndege ya reflow. Ikiwa safu ya wiring haipo katika eneo la makadirio ya safu ya ndege ya reflow, kutakuwa na mistari ya ishara nje ya eneo la makadirio wakati wa waya, ambayo itasababisha shida ya “mionzi ya makali”, na pia itasababisha eneo la kitanzi cha ishara kuongezeka. , na kusababisha kuongezeka kwa mionzi ya hali tofauti. 2. Jaribu kuepuka kuanzisha tabaka za wiring zilizo karibu. Kwa sababu ufuatiliaji wa ishara sambamba kwenye tabaka za wiring zilizo karibu unaweza kusababisha mseto wa mawimbi, ikiwa haiwezekani kuzuia tabaka za wiring zilizo karibu, nafasi ya safu kati ya tabaka mbili za waya inapaswa kuongezeka ipasavyo, na nafasi kati ya safu ya waya na mzunguko wa ishara inapaswa kuongezeka. kupunguzwa. 3. Tabaka za ndege zilizo karibu zinapaswa kuepuka kuingiliana kwa ndege zao za makadirio. Kwa sababu wakati makadirio yanapoingiliana, uwezo wa kuunganisha kati ya tabaka utasababisha kelele kati ya tabaka kuunganisha kwa kila mmoja.

Multilayer board design

Wakati mzunguko wa saa unazidi 5MHz, au wakati wa kuongezeka kwa ishara ni chini ya 5ns, ili kudhibiti eneo la kitanzi cha ishara vizuri, muundo wa bodi ya multilayer unahitajika kwa ujumla. Kanuni zifuatazo zinapaswa kuzingatiwa wakati wa kuunda bodi za multilayer: 1. Safu muhimu ya wiring (safu ambapo mstari wa saa, mstari wa basi, mstari wa ishara ya kiolesura, mstari wa masafa ya redio, weka upya mstari wa mawimbi, mstari wa mawimbi ya kuchagua chip na ishara mbalimbali za udhibiti. mistari iko) inapaswa kuwa karibu na ndege kamili ya ardhini, ikiwezekana kati ya ndege mbili za ardhini, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1. Laini za mawimbi muhimu kwa ujumla ni mionzi yenye nguvu au laini nyeti sana za mawimbi. Wiring karibu na ndege ya ardhini inaweza kupunguza eneo la kitanzi cha ishara, kupunguza nguvu ya mionzi au kuboresha uwezo wa kuzuia kuingiliwa.

Figure 1 The key wiring layer is between the two ground planes

2. Ndege ya umeme inapaswa kuondolewa nyuma ikilinganishwa na ndege yake ya ardhini iliyo karibu (thamani inayopendekezwa 5H～20H). Kurudishwa kwa ndege ya nguvu inayohusiana na ndege yake ya kurudi inaweza kukandamiza kwa ufanisi tatizo la “mionzi ya makali”.

In addition, the main working power plane of the board (the most widely used power plane) should be close to its ground plane to effectively reduce the loop area of ​​the power supply current, as shown in Figure 3.

Figure 3 The power plane should be close to its ground plane

3. Whether there is no signal line ≥50MHz on the TOP and BOTTOM layers of the board. If so, it is best to walk the high-frequency signal between the two plane layers to suppress its radiation to the space.

Single-layer board and double-layer board design

Kwa ajili ya kubuni ya safu moja na bodi za safu mbili, muundo wa mistari muhimu ya ishara na mistari ya nguvu inapaswa kulipwa makini. Lazima kuwe na waya wa ardhini karibu na sambamba na ufuatiliaji wa nguvu ili kupunguza eneo la kitanzi cha sasa cha nishati. “Mstari wa chini wa mwongozo” unapaswa kuwekwa pande zote mbili za mstari wa ishara muhimu wa bodi ya safu moja, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro wa 4. Ndege ya makadirio ya mstari wa ishara ya bodi ya safu mbili inapaswa kuwa na eneo kubwa la ardhi. , au njia sawa na ubao wa safu moja, tengeneza “Mstari wa Ardhi ya Mwongozo”, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro wa 5. “Waya wa ardhini wa walinzi” kwenye pande zote za laini ya ishara kuu inaweza kupunguza eneo la kitanzi cha ishara kwa upande mmoja, na pia kuzuia mseto kati ya mstari wa mawimbi na mistari mingine ya mawimbi.

In general, the layering of the PCB board can be designed according to the following table.

PCB layout skills

When designing the PCB layout, fully comply with the design principle of placing in a straight line along the signal flow direction, and try to avoid looping back and forth, as shown in Figure 6. This can avoid direct signal coupling and affect signal quality. In addition, in order to prevent mutual interference and coupling between circuits and electronic components, the placement of circuits and the layout of components should follow the following principles:

1. Ikiwa interface ya “ardhi safi” imeundwa kwenye ubao, vipengele vya kuchuja na kutengwa vinapaswa kuwekwa kwenye bendi ya kutengwa kati ya “ardhi safi” na kazi ya kazi. Hii inaweza kuzuia vifaa vya kuchuja au kutengwa kutoka kwa kuunganisha kwa kila mmoja kwa njia ya safu ya planar, ambayo inadhoofisha athari. Kwa kuongeza, kwenye “ardhi safi”, mbali na vifaa vya kuchuja na ulinzi, hakuna vifaa vingine vinavyoweza kuwekwa. 2. Wakati sakiti nyingi za moduli zimewekwa kwenye PCB sawa, saketi za dijiti na saketi za analogi, na saketi za kasi ya juu na za chini zinapaswa kuwekwa kando ili kuzuia mwingiliano kati ya saketi za dijiti, saketi za analogi, saketi za kasi kubwa, na. nyaya za kasi ya chini. Kwa kuongeza, wakati mizunguko ya juu, ya kati, na ya chini ya kasi yanapo kwenye bodi ya mzunguko kwa wakati mmoja, ili kuzuia kelele ya mzunguko wa juu-frequency kutoka nje kwa njia ya interface.

3. Mzunguko wa kichujio cha bandari ya kuingiza nguvu ya bodi ya mzunguko inapaswa kuwekwa karibu na kiolesura ili kuzuia mzunguko uliochujwa kuunganishwa tena.

Figure 8 The filter circuit of the power input port should be placed close to the interface

4. The filtering, protection and isolation components of the interface circuit are placed close to the interface, as shown in Figure 9, which can effectively achieve the effects of protection, filtering and isolation. If there is both a filter and a protection circuit at the interface, the principle of first protection and then filtering should be followed. Because the protection circuit is used for external overvoltage and overcurrent suppression, if the protection circuit is placed after the filter circuit, the filter circuit will be damaged by overvoltage and overcurrent. In addition, since the input and output lines of the circuit will weaken the filtering, isolation or protection effect when they are coupled with each other, ensure that the input and output lines of the filter circuit (filter), isolation and protection circuit do not couple with each other during layout.

5. Sensitive circuits or devices (such as reset circuits, etc.) should be at least 1000 mil away from each edge of the board, especially the edge of the board interface.

6. Uhifadhi wa nishati na capacitors za chujio za masafa ya juu zinapaswa kuwekwa karibu na saketi za kitengo au vifaa vilivyo na mabadiliko makubwa ya sasa (kama vile vituo vya kuingiza na kutoa vya moduli ya nguvu, feni, na relays) ili kupunguza eneo la kitanzi. kitanzi kikubwa cha sasa.

7. Vipengele vya chujio lazima viweke kwa upande ili kuzuia mzunguko uliochujwa usiingiliwe tena.

8. Weka vifaa vikali vya mionzi kama vile fuwele, viosilata vya fuwele, relay na kubadili vifaa vya umeme kwa angalau maili 1000 kutoka kwa viunganishi vya kiolesura cha bodi. Kwa njia hii, mwingiliano unaweza kuangaziwa moja kwa moja au mkondo unaweza kuunganishwa na kebo inayotoka ili kuangaza nje.

Sheria za waya za PCB

Mbali na uteuzi wa vipengele na muundo wa mzunguko, wiring nzuri ya bodi ya mzunguko iliyochapishwa (PCB) pia ni jambo muhimu sana katika utangamano wa umeme. Kwa kuwa PCB ni sehemu ya asili ya mfumo, kuimarisha upatanifu wa sumakuumeme katika wiring ya PCB hakutaleta gharama za ziada katika ukamilishaji wa mwisho wa bidhaa. Mtu yeyote anapaswa kukumbuka kuwa mpangilio mbaya wa PCB unaweza kusababisha shida zaidi za utangamano wa kielektroniki, badala ya kuziondoa. Mara nyingi, hata kuongeza ya filters na vipengele hawezi kutatua matatizo haya. Mwishowe, bodi nzima ililazimika kuunganishwa tena. Kwa hiyo, ni njia ya gharama nafuu zaidi ya kuendeleza tabia nzuri za kuunganisha za PCB mwanzoni. Ifuatayo itatambulisha baadhi ya sheria za jumla za uunganisho wa nyaya za PCB na mikakati ya usanifu wa nyaya za umeme, njia za msingi na njia za mawimbi. Hatimaye, kwa mujibu wa sheria hizi, hatua za uboreshaji zinapendekezwa kwa mzunguko wa kawaida wa bodi ya mzunguko iliyochapishwa ya kiyoyozi. 1. Kutenganisha waya Kazi ya kutenganisha nyaya ni kupunguza mawasiliano ya mseto na kuunganisha kelele kati ya saketi zilizo karibu kwenye safu sawa ya PCB. Ufafanuzi wa 3W unasema kwamba mawimbi yote (saa, video, sauti, kuweka upya, n.k.) lazima zitenganishwe kutoka mstari hadi mstari, ukingo hadi ukingo, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 10. Ili kupunguza zaidi kuunganisha kwa sumaku, msingi wa kumbukumbu ni. kuwekwa karibu na mawimbi ya ufunguo ili kutenga kelele ya kuunganisha inayotolewa na mistari mingine ya mawimbi.

2. Mpangilio wa ulinzi na laini ya shunt Shunt na laini ya ulinzi ni njia nzuri sana ya kutenga na kulinda mawimbi muhimu, kama vile mawimbi ya saa ya mfumo katika mazingira yenye kelele. Katika Mchoro 21, mzunguko wa sambamba au ulinzi katika PCB umewekwa kando ya mzunguko wa ishara muhimu. Mzunguko wa ulinzi hautenganishi tu mtiririko wa sumaku wa kuunganisha unaozalishwa na mistari mingine ya ishara, lakini pia hutenganisha ishara muhimu kutoka kwa kuunganisha na mistari mingine ya ishara. Tofauti kati ya mstari wa shunt na mstari wa ulinzi ni kwamba mstari wa shunt hauhitaji kusitishwa (kuunganishwa na ardhi), lakini mwisho wote wa mstari wa ulinzi lazima uunganishwe chini. Ili kupunguza zaidi kuunganisha, mzunguko wa ulinzi katika PCB ya multilayer unaweza kuongezwa kwa njia ya chini kila sehemu nyingine.

3. Mchoro wa mstari wa umeme unategemea ukubwa wa sasa wa bodi ya mzunguko iliyochapishwa, na upana wa mstari wa nguvu ni nene iwezekanavyo ili kupunguza upinzani wa kitanzi. Wakati huo huo, fanya mwelekeo wa mstari wa nguvu na mstari wa ardhi ufanane na mwelekeo wa maambukizi ya data, ambayo husaidia kuimarisha uwezo wa kupambana na kelele. Katika jopo moja au mbili, ikiwa mstari wa nguvu ni mrefu sana, capacitor ya kuunganishwa inapaswa kuongezwa chini kila mil 3000, na thamani ya capacitor ni 10uF + 1000pF.

Ubunifu wa waya wa ardhini

Kanuni za muundo wa waya wa ardhini ni:

(1) Msingi wa kidijitali umetenganishwa na ardhi ya analogi. Ikiwa kuna mizunguko ya mantiki na mizunguko ya mstari kwenye bodi ya mzunguko, inapaswa kutengwa iwezekanavyo. Udongo wa mzunguko wa chini-frequency unapaswa kuwekwa kwa usawa kwa hatua moja iwezekanavyo. Wakati wiring halisi ni ngumu, inaweza kuunganishwa kwa sehemu katika mfululizo na kisha kuwekwa kwa usawa. Mzunguko wa masafa ya juu unapaswa kuwekewa msingi kwa pointi nyingi katika mfululizo, waya wa chini unapaswa kuwa mfupi na wa kukodisha, na foil ya ardhi ya eneo kubwa inayofanana na gridi inapaswa kutumika kuzunguka sehemu ya juu-frequency iwezekanavyo.

(2) Waya ya kutuliza inapaswa kuwa nene iwezekanavyo. Ikiwa waya wa ardhini unatumia laini iliyobana sana, uwezekano wa ardhi hubadilika na mabadiliko ya mkondo, ambayo hupunguza utendaji wa kupambana na kelele. Kwa hiyo, waya ya chini inapaswa kuwa nene ili iweze kupitisha mara tatu ya sasa halali kwenye ubao uliochapishwa. Ikiwezekana, waya wa kutuliza unapaswa kuwa 2 ~ 3mm au zaidi.

(3) The ground wire forms a closed loop. For printed boards composed only of digital circuits, most of their grounding circuits are arranged in loops to improve noise resistance.

Muundo wa mstari wa ishara

Kwa mistari muhimu ya ishara, ikiwa ubao una safu ya wiring ya ishara ya ndani, mistari muhimu ya ishara kama vile saa inapaswa kuwekwa kwenye safu ya ndani, na kipaumbele kinapewa safu ya wiring inayopendekezwa. Kwa kuongezea, mistari muhimu ya mawimbi haipaswi kupitishwa kwenye eneo la kizigeu, pamoja na mapengo ya ndege ya kumbukumbu yanayosababishwa na vias na pedi, vinginevyo itasababisha kuongezeka kwa eneo la kitanzi cha ishara. Na mstari wa ishara muhimu unapaswa kuwa zaidi ya 3H kutoka kwenye ukingo wa ndege ya kumbukumbu (H ni urefu wa mstari kutoka kwa ndege ya kumbukumbu) ili kukandamiza athari ya mionzi ya makali. Kwa laini za saa, njia za basi, laini za masafa ya redio na laini zingine kali za mawimbi ya mionzi na kuweka upya laini za mawimbi, mistari ya mawimbi ya kuchagua chip, mawimbi ya udhibiti wa mfumo na laini nyingine nyeti za mawimbi, ziweke mbali na kiolesura na njia za mawimbi zinazotoka. Hii inazuia kuingiliwa kwa laini ya mawimbi yenye nguvu kutoka kwa kuunganishwa kwa laini inayotoka na kuangaza nje; na pia huepuka uingiliaji wa nje unaoletwa na kiolesura cha laini ya mawimbi inayotoka kutoka kuunganishwa hadi laini nyeti ya mawimbi, na kusababisha mfumo mbovu wa uendeshaji. Mistari ya ishara tofauti inapaswa kuwa kwenye safu sawa, urefu sawa, na kukimbia kwa usawa, kuweka kizuizi thabiti, na kusiwe na wiring nyingine kati ya mistari tofauti. Kwa sababu uzuiaji wa hali ya kawaida ya jozi ya mstari tofauti unahakikishwa kuwa sawa, uwezo wake wa kupinga kuingiliwa unaweza kuboreshwa. Kwa mujibu wa sheria za wiring zilizo hapo juu, mzunguko wa kawaida wa bodi ya mzunguko iliyochapishwa ya kiyoyozi huboreshwa na kuboreshwa.