PCB設計における電磁問題の回避（1）
1. PCBを接地します
EMIを低減する重要な方法は、PCBグランドプレーンを設計することです。最初のステップは、PCB回路基板の総面積の接地面積をできるだけ大きくすることです。これにより、放射、クロストーク、ノイズを削減できます。各コンポーネントを接地点または接地面に接続するときは、特別な注意が必要です。そうしないと、信頼性の高いグランドプレーンの中和効果を利用できません。特に複雑なPCB設計には、いくつかの安定した電圧があります。理想的には、各基準電圧には独自のグランドプレーンがあります。ただし、グランド層が多すぎると、PCBの製造コストが増加し、価格が高くなりすぎます。妥協点は、3〜5つの異なる場所で別々のグランドプレーンを使用することです。各場所には、複数のグランドシングルサイドPCB、OEMセラミック基板、OEMダブルサイドPCBプレーンを含めることができます。これにより、回路基板の製造コストが制御されるだけでなく、EMIとEMCも削減されます。
EMCを最小限に抑えるには、低インピーダンスの接地システムが重要です。多層PCBでは、低インピーダンスで電流経路を提供するため、銅製のシーブまたは散乱グランドプレーンではなく、信頼性の高いグランドプレーンを使用するのが最適です。信号が地面に戻る時間の長さも重要です。信号が信号源との間で移動する時間は等しくなければなりません。そうしないと、アンテナのような現象が発生し、放射エネルギーがEMIの一部になります。同様に、信号源との間で電流をやり取りするトレースはできるだけ短くする必要があります。ソースパスとリターンパスの長さが等しくない場合、グラウンドバウンスが発生し、EMIも発生します。信号源に出入りする信号は時間的に同期していないため、アンテナのような現象が発生し、エネルギーが放射され、EMIが発生します。
2. EMIを区別する
EMIが異なるため、適切なEMC設計ルールは、アナログ回路とデジタル回路を分離することです。高電流または高電流のアナログ回路は、高速トレースまたはスイッチング信号から遠ざけてください。可能であれば、それらを接地信号で保護してください。多層PCBでは、アナログトレースを1つのグランドプレーンに配線し、スイッチトレースまたは高速トレースを別のグランドプレーンに配線する必要があります。したがって、異なる特性を持つ信号は分離されます。
ローパスフィルターを使用して、周囲のトレースに結合された高周波ノイズを除去できる場合があります。フィルタはノイズを抑制し、安定した電流を返します。アナログ信号とデジタル信号のグランドプレーンを分離することが重要です。アナログ回路とデジタル回路には独特の特性があるため、それらを分離することが重要です。デジタル信号にはデジタルグランドがあり、アナログ信号はアナロググランドで終端する必要があります。デジタル回路設計では、経験豊富なPCBレイアウトと設計エンジニアが高速信号とクロックに特別な注意を払います。前に述べたように、グランドプレーンはクロストーク、ノイズ、放射を管理可能な範囲内に保つため、高速では、信号とクロックはできるだけ短く、グランドプレーンに近づける必要があります。デジタル信号も電源プレーンから遠ざけてください。距離が近い場合、ノイズまたは誘導が発生し、信号が弱くなる可能性があります。