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.

PCB’nin EMC tasarımının anahtarı, geri akış alanını en aza indirgemek ve geri akış yolunu tasarladığımız yönde akmaktır. Katman tasarımı PCB’nin temelidir, PCB’nin EMC etkisini optimal hale getirmek için iyi bir PCB katman tasarımı işi nasıl yapılır?

PCB katmanının tasarım fikirleri:

PCB lamine EMC planlama ve tasarımının özü, manyetik akıyı ortadan kaldırmak veya en aza indirmek için levha ayna katmanından gelen sinyalin geri akış alanını en aza indirmek için sinyal geri akış yolunu makul bir şekilde planlamaktır.

1. Pano 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) Nispeten konuşursak, güç düzlemi yüksek bir karakteristik empedansa sahiptir ve referans seviyesiyle büyük bir potansiyel farkı vardır ve güç düzlemindeki yüksek frekanslı girişim nispeten büyüktür;

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

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

Manyetik akı iptal prensibi:

Maxwell denklemlerine göre, ayrı yüklü cisimler veya akımlar arasındaki tüm elektriksel ve manyetik hareket, ister vakum ister katı madde olsun, aralarındaki ara bölge aracılığıyla iletilir. Bir PCB’de akı her zaman iletim hattında yayılır. Eğer rf geri akış yolu, karşılık gelen sinyal yoluna paralel ise, geri akış yolundaki akı, sinyal yolundakinin tersi yöndedir, o zaman birbirleri üzerine bindirilirler ve akı iptalinin etkisi elde edilir.

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

Sinyal tabakası tabakaya bitişik olduğunda manyetik akı iptal etkisini açıklamak için sağ el kuralının nasıl kullanılacağı aşağıda açıklanmıştır:

(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.

Altı katmanlı tahta tasarım örneği

1. Altı katmanlı plakalar için şema 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.

2. Maliyet yüksek olduğunda, şema 1 benimsenebilir;

Analiz:

(1) Sinyal katmanı yeniden akış referans düzlemine bitişik olduğundan ve S1 ve S2 yer düzlemine bitişik olduğundan, bu yapı en iyi manyetik akı iptal etkisine sahiptir;

(2) Zayıf manyetik akı iptal etkisi ve güç düzleminden S3 ve S2 yoluyla GND düzlemine yüksek güç düzlemi empedansı nedeniyle;

(3) Tercih edilen kablolama katmanı S1 ve S2, ardından S3 ve S4.

3. Altı katmanlı plakalar için seçenek 4

Analiz:

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

4. En kötü EMC etkisi, Şema,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.

CSONUÇ

PCB katman tasarımının özel ilkeleri:

(1) Bileşen yüzeyinin ve kaynak yüzeyinin altında tam bir zemin düzlemi (kalkan) vardır;

(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.