La conception de la couche PCB et la compatibilité électromagnétique ont une telle relation?

Dans le processus de conception des cartes de circuits imprimés à haute vitesse, la conception de la compatibilité électromagnétique est un point important et difficile. Cet article explique comment réduire le chemin de propagation de la source de couplage et réduire les interférences électromagnétiques causées par le couplage par conduction et le couplage de rayonnement, et améliorer la compatibilité électromagnétique sous les aspects de la conception et de la disposition des couches.

1. Introduction

De nombreux problèmes de fiabilité et de stabilité des produits électroniques sont dus à la conception de la compatibilité électromagnétique. Les problèmes courants incluent la distorsion du signal, un bruit de signal excessif, des signaux instables pendant le travail, le système est susceptible de tomber en panne, le système est sensible aux interférences environnementales et une faible capacité anti-interférence. La conception de compatibilité électromagnétique est une technologie assez complexe, avec des connaissances de la conception à l'électromagnétisme. Cet article traite de certaines techniques empiriques en termes de conception et de disposition des couches afin de fournir des références aux ingénieurs électroniciens.

2. Configuration des couches

Les couches de la carte PCB comprennent principalement une couche de puissance, une couche de masse et une couche de signal, et le nombre de couches est la somme du nombre de chaque couche. Dans le processus de conception, la première étape consiste à coordonner et à classer toutes les sources et les terrains, ainsi que divers signaux, et à déployer et concevoir sur la base de la classification. En général, différentes alimentations électriques doivent être divisées en différentes couches, et différents motifs doivent également avoir des plans de masse correspondants. Divers signaux spéciaux, tels que les signaux d'horloge et de fréquence, doivent être conçus séparément, et le plan de masse doit être ajouté pour protéger les signaux spéciaux afin d'améliorer la compatibilité électromagnétique. Lorsque le coût est également l'un des facteurs à considérer, un équilibre doit être trouvé entre la compatibilité électromagnétique et le coût du système au cours du processus de conception.

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La première considération dans la conception du plan de puissance est le type et le nombre d'alimentations. S'il n'y a qu'une seule alimentation, vous pouvez considérer une seule couche d'alimentation. Dans le cas d'exigences de puissance élevées, il peut également y avoir plusieurs couches de puissance pour alimenter des dispositifs de différentes couches. S'il existe plusieurs alimentations, vous pouvez envisager de concevoir plusieurs couches d'alimentation ou vous pouvez diviser différentes alimentations sur la même couche d'alimentation. La prémisse de la division est qu'il n'y a pas de croisement entre les alimentations. S'il y a une croix, plusieurs couches d'alimentation doivent être conçues.

La conception du nombre de couches de signaux doit tenir compte des caractéristiques de tous les signaux. La superposition de signaux spéciaux et le blindage sont des questions à considérer de manière limitée. En général, le logiciel de conception est utilisé pour la conception, puis modifié en fonction de détails spécifiques. La densité du signal et l'intégrité des signaux spéciaux doivent être des problèmes qui doivent être pris en compte dans la conception des couches. Pour des informations spéciales, la couche du plan de masse doit être conçue comme une couche de protection si nécessaire.

Dans des circonstances normales, s'il ne s'agit pas uniquement de considérations de coût, il n'est pas recommandé de concevoir des panneaux simples ou doubles. Bien que le panneau simple et le panneau double aient un traitement simple et peu coûteux, mais dans le cas d'une densité de signal élevée et d'une structure de signal complexe, tels que des circuits numériques à haute vitesse ou des circuits hybrides analogique-numérique, car le panneau unique n'a pas une couche sol de référence spéciale, la boucle La surface augmente et le rayonnement augmente. En raison du manque de blindage efficace, la capacité anti-interférence du système est également réduite.

3. Conception de la disposition de la couche PCB

Une fois les signaux et les couches déterminés, la disposition de chaque couche doit également être conçue scientifiquement. La conception de la disposition de la couche intermédiaire de la conception de la carte PCB suit les principes suivants:

(1) Le plan de puissance est adjacent au plan de masse correspondant. Le but de cette conception est de former un condensateur de couplage et de travailler avec le condensateur de découplage sur la carte PCB pour réduire l'impédance du plan de puissance et obtenir un effet de filtrage plus large.

(2) La sélection de la couche de référence est très importante. En théorie, la couche de puissance et le plan de masse peuvent être utilisés comme couche de référence, mais le plan de masse peut généralement être mis à la terre, de sorte que l'effet de blindage est bien meilleur que la couche de puissance, de sorte que le plan de masse est généralement préféré. Comme plan de référence.

(3) Les signaux clés de deux couches adjacentes ne peuvent pas traverser la partition. Sinon, une plus grande boucle de signal sera formée, ce qui entraînera un rayonnement et un couplage plus forts.

(4) Pour maintenir l'intégrité du plan de masse, il n'est pas possible de se diriger sur le plan de masse. Si la densité de la ligne du signal est trop grande, vous pouvez envisager le routage sur le bord de la couche de puissance.

(5) Concevez la couche de sol sous les signaux clés tels que les signaux à grande vitesse, les signaux pilotes et les signaux à haute fréquence, de sorte que le chemin de la boucle de signal soit le plus court et que le rayonnement soit minimal.

(6) Dans le processus de conception de circuits à grande vitesse, il est nécessaire d'examiner comment gérer le rayonnement de l'alimentation et les interférences avec l'ensemble du système. En règle générale, la zone du plan de puissance doit être plus petite que la zone du plan de masse, afin que le plan de masse puisse protéger l'alimentation. En général, le plan de puissance doit être en retrait deux fois plus épais que le plan de masse. Si l'indentation de la couche de puissance doit être réduite, l'épaisseur du support doit être aussi petite que possible.

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Principes généraux à suivre dans la conception de la mise en page des cartes imprimées multicouches:

(1) Le plan du plan de puissance doit être proche du plan du sol et conçu en dessous du plan du sol.

(2) La couche de câblage doit être conçue à côté de tout le plan métallique.

(3) Le signal numérique et le signal analogique doivent avoir une conception isolée. Tout d'abord, le signal numérique et le signal analogique doivent être évités sur la même couche. Si cela ne peut être évité, le signal analogique et le signal numérique peuvent être acheminés par régions et la zone du signal analogique peut être découpée. Isolé de la zone du signal numérique. Il en va de même pour la puissance analogique et la puissance numérique. Surtout l'alimentation numérique, le rayonnement est très important, il doit être isolé et blindé.

(4) Les lignes imprimées dans la couche intermédiaire forment un guide d'onde plan, et la ligne microruban est formée dans la couche de surface. Les caractéristiques de transmission des deux sont différentes.

(5) Les circuits d'horloge et les circuits haute fréquence sont les principales sources d'interférence et de rayonnement et doivent être disposés séparément et à l'écart des circuits sensibles.

(6) Les courants parasites et les courants rayonnés à haute fréquence contenus dans différentes couches sont différents. Lors du câblage, ils ne peuvent pas être traités de manière égale.

4. Conclusion

Grâce à la conception du nombre de couches et à la disposition des couches, la compatibilité électromagnétique de la carte PCB peut être considérablement améliorée. La conception de la couche doit principalement prendre en compte la couche de puissance et la couche de masse, les signaux haute fréquence, les signaux spéciaux et les signaux sensibles. La disposition de la couche devrait principalement tenir compte de la disposition des divers couplages, des lignes de masse et d'alimentation, de la disposition des signaux d'horloge et à haute vitesse, du signal analogique et de la disposition des informations numériques.