How to design PCB layer to optimize EMC effect of PCB?

In the EMC design of פּקב, דער ערשטער דייַגע איז די שיכטע באַשטעטיקן; די לייַערס פון די ברעט זענען קאַמפּאָוזד פון מאַכט צושטעלן, ערד שיכטע און סיגנאַל שיכטע. אין EMC פּלאַן פון פּראָדוקטן, אַחוץ די סעלעקציע פון ​​קאַמפּאָונאַנץ און קרייַז פּלאַן, גוט PCB פּלאַן איז אויך אַ זייער וויכטיק פאַקטאָר.

דער שליסל צו די EMC פּלאַן פון פּקב איז צו מינאַמייז די באַקפלאָוו געגנט און מאַכן די באַקפלאָוו דרך לויפן אין די ריכטונג מיר דיזיינד. The layer design is the basis of PCB, how to do a good job of PCB layer design to make the EMC effect of PCB optimal?

יפּקב

Design ideas of PCB layer:

די האַרץ פון פּקב לאַמאַנייטאַד EMC פּלאַנירונג און פּלאַן איז צו ריזאַנאַבלי פּלאַנירן סיגנאַל באַקקפלאָוו דרך צו מינאַמייז די סיגנאַל פון די צוריק סיגנאַל פון די ברעט שפּיגל שיכטע, אַזוי צו עלימינירן אָדער מינאַמייז מאַגנעטיק פלאַקס.

1. Board mirroring layer

דער שפּיגל שיכטע איז אַ גאַנץ פּלאַסט פון קופּער-קאָוטאַד פלאַך שיכטע (מאַכט צושטעלן שיכטע, גראַונדינג שיכטע) שכייניש צו די סיגנאַל שיכטע ין די פּקב. די הויפּט פאַנגקשאַנז זענען ווי גייט:

(1) רעדוצירן באַקלאָוז ראַש: דער שפּיגל שיכטע קענען צושטעלן אַ נידעריק ימפּידאַנס דרך פֿאַר די סיגנאַל שיכטע באַקפלאָו, ספּעציעל ווען עס איז אַ גרויס קראַנט לויפן אין די מאַכט פאַרשפּרייטונג סיסטעם, די ראָלע פון ​​דער שפּיגל שיכטע איז מער קלאָר ווי דער טאָג.

(2) עמי רעדוקציע: דער עקזיסטענץ פון דער שפּיגל שיכטע ראַדוסאַז די שטח פון די פארמאכט שלייף געשאפן דורך די סיגנאַל און רעפלוקס און ראַדוסאַז עמי;

(3) רעדוצירן קראָסטאַלק: הילף צו קאָנטראָלירן די קראָסטאַלק פּראָבלעם צווישן סיגנאַל שורות אין הויך-גיכקייַט דיגיטאַל קרייַז, טוישן די הייך פון די סיגנאַל שורה פֿון דער שפּיגל שיכטע, איר קענען קאָנטראָלירן די קראָססטאַלק צווישן סיגנאַל שורות, דער קלענערער די הייך, דער קלענערער די קראָססטאַלק;

(4) ימפּידאַנס קאָנטראָל צו פאַרמייַדן סיגנאַל אָפּשפּיגלונג.

סעלעקציע פון ​​שפּיגל שיכטע

(1) ביידע די מאַכט צושטעלן און די ערד פלאַך קענען זיין געוויינט ווי דער רעפֿערענץ פלאַך און האָבן אַ זיכער שילדינג ווירקונג אויף די ינערלעך וויירינג;

(2) רעלאַטיוולי, די מאַכט פלאַך האט אַ הויך כאַראַקטעריסטיש ימפּידאַנס, און עס איז אַ גרויס פּאָטענציעל חילוק מיט דער רעפֿערענץ מדרגה, און די הויך-אָפטקייַט ינטערפיראַנס אויף די מאַכט פלאַך איז לעפיערעך גרויס;

(3) פֿון דער פּערספּעקטיוו פון שילדינג, די ערד פלאַך איז בכלל גראָונדעד און געוויינט ווי דער רעפֿערענץ פונט פון דער רעפֿערענץ מדרגה, און די שילדינג ווירקונג איז פיל בעסער ווי די פון די מאַכט פלאַך;

(4) When selecting the reference plane, the ground plane should be preferred, and the power plane should be selected second.

Magnetic flux cancellation principle:

According to Maxwell’s equations, all electrical and magnetic action between separate charged bodies or currents is transmitted through the intermediate region between them, whether it be a vacuum or solid matter. אין אַ פּקב, די פלאַקס איז שטענדיק פּראַפּאַגייטיד אין די טראַנסמיסיע שורה. אויב די rf באַקפלאָוו דרך איז פּאַראַלעל צו די קאָראַספּאַנדינג סיגנאַל דרך, די פלאַקס אויף די באַקפלאָוו דרך איז אין די פאַרקערט ריכטונג צו די סיגנאַל דרך, זיי זענען סופּעראַמפּאָוזד אויף יעדער אנדערע און די ווירקונג פון פלאַקס קאַנסאַליישאַן איז באקומען.

די עסאַנס פון פלאַקס קאַנסאַליישאַן איז די קאָנטראָל פון סיגנאַל באַקקפלאָוו דרך, ווי געוויזן אין די פאלגענדע דיאַגראַמע:

ווי צו נוצן די רעכט האַנט הערשן צו דערקלערן די מאַגנעטיק פלאַקס קאַנסאַליישאַן ווירקונג ווען דער סיגנאַל שיכטע איז שכייניש צו די סטראַטום איז דערקלערט ווי גייט:

יפּקב

(1) ווען אַ קראַנט פלאָוז דורך די דראָט, אַ מאַגנעטיק פעלד וועט זיין דזשענערייטאַד אַרום די דראָט, און די ריכטונג פון די מאַגנעטיק פעלד איז באשלאסן דורך די רעכט האַנט הערשן.

(2) ווען עס זענען צוויי נאָענט צו יעדער אנדערער און פּאַראַלעל צו די דראָט, ווי געוויזן אין די פיגורע אונטן, איינער פון די קאָנדוקטאָרס פון עלעקטרע צו פליסן אויס, די אנדערע אַ אָנפירער פון עלעקטרע צו לויפן, אויב די עלעקטריק קראַנט פלאָוז דורך די די דראָט איז קראַנט און דער צוריקקער קראַנט סיגנאַל, די צוויי פאַרקערט ריכטונג פון דעם קראַנט איז גלייך, אַזוי זייער מאַגנעטיק פעלד איז גלייך, אָבער די ריכטונג איז פאַרקערט,אַזוי זיי באָטל מאַכן יעדער אנדערער.

Six layer board design example

1. For six-layer plates, scheme 3 is preferred;

אַנאַליסיס:

(1) זינט דער סיגנאַל שיכטע איז שכייניש צו די רעפלאָוו דערמאָנען פלאַך, און S1, S2 און S3 זענען שכייניש צו די ערד פלאַך, דער בעסטער מאַגנעטיק פלאַקס קאַנסאַליישאַן ווירקונג איז אַטשיווד. דעריבער, S2 איז די בילכער רוטינג שיכטע, נאכגעגאנגען דורך S3 און S1.

(2) די מאַכט פלאַך איז שכייניש צו די GND פלאַך, די ווייַטקייט צווישן די פּליינז איז זייער קליין און האט די בעסטער מאַגנעטיק פלאַקס קאַנסאַליישאַן ווירקונג און נידעריק מאַכט פלאַך ימפּידאַנס.

(3) די הויפּט מאַכט צושטעלן און די קאָראַספּאַנדינג שטאָק שטאָף זענען אויף שיכטע 4 און 5. ווען די גרעב פון די שיכטע איז באַשטימט, די ספּייסינג צווישן S2-P זאָל זיין געוואקסן און די ספּייסינג צווישן P-G2 זאָל זיין רידוסט (די ספּייסינג צווישן די שיכטע G1-S2 זאָל זיין קאָראַספּאַנדינגלי רידוסט) צו רעדוצירן די ימפּידאַנס פון די מאַכט פלאַך און די השפּעה פון די מאַכט צושטעלן אויף S2.

2. When the cost is high, scheme 1 can be adopted;

אַנאַליסיס:

(1) Because the signal layer is adjacent to the reflow reference plane and S1 and S2 are adjacent to the ground plane, this structure has the best magnetic flux cancellation effect;

(2) Due to the poor magnetic flux cancellation effect and high power plane impedance from the power plane to the GND plane through S3 and S2;

(3) Preferred wiring layer S1 and S2, followed by S3 and S4.

3. For six-layer plates, option 4

אַנאַליסיס:

סכעמע 4 איז מער פּאַסיק ווי סכעמע 3 פֿאַר היגע, קליין נומער פון סיגנאַל רעקווירעמענץ, וואָס קענען צושטעלן אַ ויסגעצייכנט וויירינג שיכטע ס 2.

4. Worst EMC effect, Scheme,אַנאַליסיס:

In this structure, S1 and S2 are adjacent, S3 and S4 are adjacent, and S3 and S4 are not adjacent to the ground plane, so the magnetic flux cancellation effect is poor.

Cאָנקלוסיאָן

ספּעציעלע פּרינסאַפּאַלז פון פּקב שיכטע פּלאַן:

(1) אונטער די ייבערפלאַך פון דער קאָמפּאָנענט און וועלדינג ייבערפלאַך איז אַ גאַנץ ערד פלאַך (שילד);

(2) פּרוּווט צו ויסמיידן דירעקט שכייניש פון צוויי סיגנאַל לייַערס;

(3) אַלע סיגנאַל לייַערס זענען שכייניש צו די ערד פלאַך ווי ווייַט ווי מעגלעך;

(4) וויירינג שיכטע פון ​​הויך אָפטקייַט, הויך גיכקייַט, זייגער און אנדערע שליסל סיגנאַלז זאָל האָבן אַ שכייניש ערד פלאַך.