Tthe EMC tasarımında PCB, ilk endişe katman ayarıdır; Kartın katmanları güç kaynağı, zemin katmanı ve sinyal katmanından oluşur. Ürünlerin EMC tasarımında komponent seçimi ve devre tasarımının yanında iyi PCB tasarımı da çok önemli bir faktördür.

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. Katman tasarımı PCB’nin temelidir, PCB’nin EMC etkisini optimal hale getirmek için iyi bir PCB katman tasarımı işi nasıl yapılır?

I. PCB katmanının tasarım fikirleri

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.

Tek kart yansıtma katmanı

Ayna katmanı, PCB’nin içindeki sinyal katmanına bitişik bakır kaplı düzlem katmanından (güç kaynağı katmanı, topraklama katmanı) oluşan eksiksiz bir katmandır. Ana işlevler aşağıdaki gibidir:

(1) Geri akış gürültüsünü azaltın: ayna katmanı, özellikle güç dağıtım sisteminde büyük bir akım akışı olduğunda, sinyal katmanı geri akışı için düşük empedans yolu sağlayabilir, ayna katmanının rolü daha açıktır.

(2) EMI azaltma: ayna katmanının varlığı, sinyal ve geri akış tarafından oluşturulan kapalı döngünün alanını azaltır ve EMI’yi azaltır;

(3) karışmayı azaltın: yüksek hızlı dijital devrede sinyal hatları arasındaki karışma sorununu kontrol etmeye yardımcı olun, sinyal hattının yüksekliğini ayna katmanından değiştirin, sinyal hatları arasındaki karışmayı kontrol edebilirsiniz, yükseklik ne kadar küçükse, o kadar küçük karışma;

(4) Sinyal yansımasını önlemek için empedans kontrolü.

Ayna katmanı seçimi

(1) Hem güç kaynağı hem de toprak düzlemi referans düzlemi olarak kullanılabilir ve dahili kablolama üzerinde belirli bir koruma etkisine sahiptir;

(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) Ekranlama açısından, yer düzlemi genellikle topraklanır ve referans seviyesinin referans noktası olarak kullanılır ve perdeleme etkisi güç düzleminden çok daha iyidir;

(4) Referans düzlemi seçilirken yer düzlemi tercih edilmeli, ikinci olarak güç düzlemi seçilmelidir.

Two, magnetic flux cancellation principle

Maxwell denklemlerine göre, ayrı yüklü cisimler veya akımlar arasındaki tüm elektriksel ve manyetik etki, ister vakum ister katı madde olsun, aralarındaki ara bölge aracılığıyla iletilir. 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.

Manyetik akı iptalinin doğası

Akı iptalinin özü, aşağıdaki şemada gösterildiği gibi, sinyal geri akış yolunun kontrolüdür:

Sağ el kuralı, manyetik akı iptal etkisini açıklar

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) Telden bir akım geçtiğinde, telin etrafında bir manyetik alan oluşacak ve manyetik alanın yönü sağ el kuralına göre belirlenecektir.

(2) Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi birbirine yakın ve tele paralel iki tane olduğunda, elektrik iletkenlerinden biri boşalır, diğeri elektrik akımı geçerse elektrik iletkeni akacaktır. tel akımdır ve dönüş akımı sinyalidir, o zaman akımın iki zıt yönü eşittir, bu nedenle manyetik alanları eşittir, ancak yön zıttır,Böylece birbirlerini iptal ederler.

Beş, altı pano tasarım örneği

Altı katman için plan 3 tercih edilir

Analiz:

(1) Sinyal katmanı yeniden akış referans düzlemine bitişik olduğundan ve S1, S2 ve S3 yer düzlemine bitişik olduğundan, en iyi manyetik akı iptal etkisi elde edilir. Bu nedenle, tercih edilen yönlendirme katmanı S2’dir, ardından S3 ve S1 gelir.

(2) Güç düzlemi GND düzlemine bitişiktir, düzlemler arasındaki mesafe çok küçüktür ve en iyi manyetik akı iptal etkisine ve düşük güç düzlemi empedansına sahiptir.

(3) Ana güç kaynağı ve buna karşılık gelen zemin örtüsü katman 4 ve 5’te bulunur. Katman kalınlığı ayarlandığında, S2-P arasındaki boşluk artırılmalı ve P-G2 arasındaki boşluk azaltılmalıdır (katmanlar arasındaki boşluk). Güç düzleminin empedansını ve güç kaynağının S1 üzerindeki etkisini azaltmak için G2-S2 uygun şekilde azaltılmalıdır.

Altı katman için seçenek 4

Analiz:

Şema 4, mükemmel bir S3 kablolama katmanı sağlayabilen yerel, az sayıda sinyal gereksinimleri için Şema 2’ten daha uygundur.

En kötü EMC etkisi, plan 2

Analiz: Bu yapıda S1 ve S2 bitişik, S3 ve S4 bitişik ve S3 ve S4 yer düzlemine bitişik değil, bu nedenle manyetik akı iptal etkisi zayıf.

sonuç

Specific principles of PCB layer design:

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

(2) İki sinyal katmanının doğrudan bitişik olmasından kaçınmaya çalışın;

(3) Tüm sinyal katmanları mümkün olduğunca yer düzlemine bitişiktir;

(4) Yüksek frekans, yüksek hız, saat ve diğer anahtar sinyallerin kablolama katmanında bitişik bir yer düzlemi olmalıdır.