Il design dello strato PCB e la compatibilità elettromagnetica hanno una relazione così grande?
Nel processo di progettazione di circuiti stampati ad alta velocità, la progettazione di compatibilità elettromagnetica è un punto importante e difficile. Questo documento discute come ridurre il percorso di propagazione della sorgente di accoppiamento e ridurre l'interferenza elettromagnetica causata dall'accoppiamento di conduzione e dall'accoppiamento di radiazione e come migliorare la compatibilità elettromagnetica dagli aspetti della progettazione e della disposizione degli strati.
1. Introduzione
Molti problemi di affidabilità e stabilità dei prodotti elettronici sono causati dal design di compatibilità elettromagnetica. Problemi comuni includono distorsione del segnale, rumore eccessivo del segnale, segnali instabili durante il lavoro, il sistema è soggetto a crash, il sistema è suscettibile alle interferenze ambientali e scarsa capacità anti-interferenza. Il design di compatibilità elettromagnetica è una tecnologia abbastanza complessa, con conoscenze dal design all'elettromagnetismo. Questo articolo discute alcune tecniche empiriche in termini di progettazione e layout del livello per fornire qualche riferimento agli ingegneri elettronici.
2. Configurazione dei livelli
Gli strati della scheda PCB comprendono principalmente uno strato di potenza, uno di terra e uno di segnale, e il numero di strati è la somma del numero di ogni strato. Nel processo di progettazione, il primo passo è coordinare e classificare tutte le fonti e i motivi, nonché i vari segnali, e dispiegare e progettare sulla base della classificazione. In generale, diversi alimentatori dovrebbero essere divisi in diversi strati e diversi terreni dovrebbero anche avere piani di terra corrispondenti. Vari segnali speciali, come i segnali di alta frequenza e di frequenza, devono essere progettati separatamente e il piano di massa deve essere aggiunto per schermare i segnali speciali per migliorare la compatibilità elettromagnetica. Quando anche il costo è uno dei fattori da considerare, è necessario trovare un equilibrio tra compatibilità elettromagnetica e costo del sistema durante il processo di progettazione.
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La prima considerazione nella progettazione del piano di alimentazione è il tipo e il numero di alimentatori. Se esiste un solo alimentatore, è possibile prendere in considerazione un singolo livello di potenza. In caso di requisiti di alta potenza, possono essere presenti più livelli di potenza per alimentare dispositivi di diversi livelli. Se sono presenti più alimentatori, è possibile prendere in considerazione la progettazione di più livelli di alimentazione oppure è possibile dividere diversi alimentatori sullo stesso livello di potenza. La premessa della divisione è che non esiste un incrocio tra alimentatori. Se è presente una croce, è necessario progettare più livelli di alimentazione.
La progettazione del numero di strati di segnale dovrebbe tenere conto delle caratteristiche di tutti i segnali. La stratificazione di segnali speciali e schermatura sono questioni da considerare in modo limitato. In generale, il software di progettazione viene utilizzato per la progettazione e quindi modificato in base a dettagli specifici. La densità del segnale e l'integrità dei segnali speciali devono essere questioni che devono essere considerate nella progettazione del livello. Per informazioni speciali, lo strato del piano di massa deve essere progettato come strato di protezione, se necessario.
In circostanze normali, se non si tratta di considerazioni puramente economiche, non è consigliabile progettare pannelli singoli o doppi. Sebbene il singolo pannello e il doppio pannello abbiano un'elaborazione semplice e un basso costo, ma nel caso di un'alta densità del segnale e di una struttura del segnale complessa, come circuiti digitali ad alta velocità o circuiti ibridi da analogico a digitale, perché il singolo pannello non ha uno speciale strato di massa di riferimento, il circuito L'area aumenta e la radiazione aumenta. A causa della mancanza di una schermatura efficace, anche l'abilità anti-interferenza del sistema è ridotta.
3. Progettazione del layout dello strato PCB
Dopo che i segnali e gli strati sono stati determinati, anche il layout di ogni strato deve essere scientificamente progettato. Il design del layout dello strato intermedio del design della scheda PCB segue i seguenti principi:
(1) Il piano di potenza è adiacente al piano di terra corrispondente. Lo scopo di questo progetto è quello di formare un condensatore di accoppiamento e lavorare con il condensatore di disaccoppiamento sulla scheda PCB per ridurre l'impedenza del piano di potenza e ottenere un effetto di filtraggio più ampio.
(2) La selezione del livello di riferimento è molto importante. In teoria, sia lo strato di potenza che il piano di terra possono essere usati come livello di riferimento, ma il piano di terra può essere generalmente messo a terra, quindi l'effetto di schermatura è molto meglio dello strato di potenza, quindi il piano di terra è generalmente preferito. Come piano di riferimento.
(3) I segnali chiave di due strati adiacenti non possono attraversare la partizione. Altrimenti, si formerà un circuito di segnale più grande, con conseguente radiazione e accoppiamento più forti.
(4) Per mantenere l'integrità del piano terra, non è possibile instradare sul piano terra. Se la densità della linea del segnale è troppo grande, è possibile considerare l'instradamento sul bordo del livello di potenza.
(5) Progettare lo strato di terra sotto i segnali chiave come segnali ad alta velocità, segnali pilota e segnali ad alta frequenza, in modo che il percorso del circuito del segnale sia il più breve e la radiazione sia minima.
(6) Nel processo di progettazione del circuito ad alta velocità, è necessario considerare come gestire la radiazione dell'alimentatore e l'interferenza all'intero sistema. Generalmente, l'area del piano di potenza dovrebbe essere più piccola dell'area del piano di massa, in modo che il piano di terra possa proteggere l'alimentatore. Generalmente, il piano di potenza deve essere rientrato due volte più spesso del piano di terra. Se la rientranza del livello di potenza deve essere ridotta, lo spessore del mezzo deve essere il più piccolo possibile.
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Principi generali da seguire nella progettazione del layout dei pannelli stampati multistrato:
(1) Il piano del piano di potenza deve essere vicino al piano di terra ed essere progettato sotto il piano di terra.
(2) Lo strato di cablaggio deve essere progettato adiacente all'intero piano metallico.
(3) Il segnale digitale e il segnale analogico devono avere un design isolato. Innanzitutto, il segnale digitale e il segnale analogico devono essere evitati sullo stesso strato. Se non può essere evitato, il segnale analogico e il segnale digitale possono essere instradati in regioni e l'area del segnale analogico può essere inserita. Isolato dall'area del segnale digitale. Lo stesso vale per l'alimentazione analogica e digitale. Soprattutto l'alimentazione digitale, la radiazione è molto grande, deve essere isolata e schermata.
(4) Le linee stampate nello strato intermedio formano una guida d'onda planare e la linea microstrip è formata nello strato superficiale. Le caratteristiche di trasmissione dei due sono diverse.
(5) I circuiti di clock e i circuiti ad alta frequenza sono le principali fonti di interferenza e radiazione e devono essere disposti separatamente e lontano dai circuiti sensibili.
(6) Le correnti vaganti e le correnti irradiate ad alta frequenza contenute in strati diversi sono diverse. Durante il cablaggio, non possono essere trattati allo stesso modo.
4. Conclusione
Attraverso la progettazione del numero di strati e la disposizione degli strati può migliorare notevolmente la compatibilità elettromagnetica della scheda PCB. La progettazione dello strato dovrebbe considerare principalmente lo strato di potenza e lo strato di massa, i segnali ad alta frequenza, i segnali speciali e i segnali sensibili. Il layout del layer dovrebbe considerare principalmente il layout di vari accoppiamenti, linee di terra e di alimentazione, layout del segnale di clock e ad alta velocità, segnale analogico e layout delle informazioni digitali.