PCB 층 설계와 전자기 호환성은 큰 관계가 있습니까?
고속 회로 기판의 설계 프로세스에서 전자기 호환성 설계는 중요하고 어려운 포인트입니다. 이 백서에서는 커플 링 소스의 전파 경로를 줄이고 전도 커플 링 및 방사선 커플 링으로 인한 전자기 간섭을 줄이고 레이어 설계 및 레이어 레이아웃 측면에서 전자기 호환성을 개선하는 방법에 대해 설명합니다.
1. 소개
전자 제품의 많은 신뢰성 및 안정성 문제는 전자기 호환성 설계로 인해 발생합니다. 일반적인 문제로는 신호 왜곡, 과도한 신호 노이즈, 작업 중 불안정한 신호, 시스템이 충돌하기 쉬우 며 시스템이 환경 간섭에 취약하고 간섭 방지 능력이 떨어집니다. 전자기 호환성 설계는 설계부터 전자기까지의 지식을 갖춘 상당히 복잡한 기술입니다. 이 기사에서는 전자 엔지니어에게 참조를 제공하기 위해 레이어 설계 및 레이어 레이아웃 측면에서 경험적 기술에 대해 설명합니다.
2. 레이어 구성
PCB 보드의 층은 주로 전력 층, 접지 층 및 신호 층을 포함하고, 층의 수는 각 층의 수의 합이다. 설계 프로세스에서 첫 번째 단계는 모든 소스와 근거, 다양한 신호를 조정 및 분류하고 분류를 기반으로 배치 및 설계하는 것입니다. 일반적으로 서로 다른 전원 공급 장치를 서로 다른 층으로 나누어야하며 서로 다른 접지에도 해당 접지 평면이 있어야합니다. 클록 고주파 및 주파수 신호와 같은 다양한 특수 신호를 별도로 설계해야하며 전자기 호환성을 향상시키기 위해 특수 신호를 차폐하기 위해 접지면을 추가해야합니다. 비용이 고려해야 할 요소 중 하나 인 경우, 설계 프로세스 중 전자기 호환성과 시스템 비용 간의 균형을 찾아야합니다.
전원 플레인 설계에서 가장 먼저 고려해야 할 사항은 전원 공급 장치의 유형과 수입니다. 전원 공급 장치가 하나만 있으면 단일 전원 계층을 고려할 수 있습니다. 높은 전력 요구 사항의 경우, 다른 층의 장치에 전력을 공급하기 위해 다수의 전력 층이 존재할 수도있다. 여러 전원 공급 장치가있는 경우 여러 전원 계층을 설계하거나 동일한 전원 계층에서 여러 전원 공급 장치를 나눌 수 있습니다. 분할의 전제는 전원 공급 장치 사이에 교차가 없다는 것입니다. 크로스가있는 경우 여러 전원 공급 장치 레이어를 설계해야합니다.
신호 레이어 수의 설계는 모든 신호의 특성을 고려해야합니다. 특수 신호의 계층화와 차폐는 제한된 방식으로 고려해야 할 문제입니다. 일반적으로 디자인 소프트웨어는 디자인에 사용 된 다음 특정 세부 사항에 따라 수정됩니다. 신호 밀도와 특수 신호의 무결성은 레이어 디자인에서 고려해야하는 문제 여야합니다. 특별한 정보를 위해 접지면 레이어는 필요한 경우 차폐 레이어로 설계해야합니다.
정상적인 상황에서 순전히 비용을 고려하지 않은 경우 단일 또는 이중 패널을 설계하지 않는 것이 좋습니다. 단일 패널과 이중 패널은 처리가 간단하고 비용이 저렴하지만 신호 밀도가 높고 고속 디지털 회로 또는 아날로그-디지털 하이브리드 회로와 같은 복잡한 신호 구조의 경우 단일 패널이 없기 때문에 특수 기준 접지 층, 루프 면적이 증가하고 방사선이 증가합니다. 효과적인 차폐가 없기 때문에 시스템의 간섭 방지 기능도 저하됩니다.
3. PCB 층의 레이아웃 디자인
신호와 레이어가 결정되면 각 레이어의 레이아웃도 과학적으로 설계되어야합니다. PCB 보드 디자인의 중간 레이어 레이아웃 디자인은 다음 원칙을 따릅니다.
(1) 전원 평면이 해당 접지 평면에 인접 해 있습니다. 이 설계의 목적은 커플 링 커패시터를 형성하고 PCB 보드의 디커플링 커패시터와 함께 작동하여 전력 평면의 임피던스를 줄이고 더 넓은 필터링 효과를 얻는 것입니다.
(2) 참조 레이어의 선택은 매우 중요합니다. 이론적으로, 전력 층과 접지면 모두 기준층으로 사용될 수 있지만, 접지면은 일반적으로 접지 될 수 있으므로 차폐 효과는 전력 층보다 훨씬 우수하므로 접지면이 일반적으로 바람직하다. 참조 평면으로.
(3) 인접한 두 레이어의 키 신호가 파티션을 통과 할 수 없습니다. 그렇지 않으면 더 큰 신호 루프가 형성되어 더 강한 방사선 및 커플 링이 발생합니다.
(4) 접지면의 무결성을 유지하기 위해 접지면을 라우팅 할 수 없습니다. 신호선 밀도가 너무 큰 경우 전력 계층의 가장자리에서 라우팅을 고려할 수 있습니다.
(5) 신호 루프 경로가 가장 짧고 방사선이 최소가되도록 고속 신호, 파일럿 신호 및 고주파 신호와 같은 주요 신호 아래에 접지 층을 설계하십시오.
(6) 고속 회로 설계 과정에서 전원 공급 장치의 복사 및 전체 시스템의 간섭을 처리하는 방법을 고려해야합니다. 일반적으로 접지면이 전원 공급 장치를 보호 할 수 있도록 전원면의 면적이 접지면의 면적보다 작아야합니다. 일반적으로 파워 플레인은 접지 플레인보다 두 배의 두께로 들여 쓰기해야합니다. 전력 층의 압입이 감소되는 경우, 매체의 두께는 가능한 한 작아야한다.
다층 인쇄 보드의 레이아웃 디자인에서 준수해야 할 일반 원칙 :
(1) 동력면의 평면은 접지면에 가깝고 접지면 아래에 설계되어야한다.
(2) 배선층은 금속면 전체에 인접하여 설계되어야한다.
(3) 디지털 신호와 아날로그 신호는 격리 된 디자인이어야합니다. 우선, 디지털 신호와 아날로그 신호는 동일한 계층에서 피해야합니다. 이를 피할 수없는 경우 아날로그 신호와 디지털 신호를 영역으로 라우팅하고 아날로그 신호 영역을 슬롯 할 수 있습니다. 디지털 신호 영역과 분리되어 있습니다. 아날로그 전력과 디지털 전력에 대해서도 마찬가지입니다. 특히 디지털 전원 공급 장치는 방사선이 매우 크므로 격리하고 차폐해야합니다.
(4) 중간층의 인쇄 라인은 평면 도파관을 형성하고, 마이크로 스트립 라인은 표면층에 형성된다. 이 둘의 전송 특성이 다릅니다.
(5) 클록 회로와 고주파 회로는 주요 간섭 및 방사원이며 민감한 회로와 별도로 배치해야합니다.
(6) 다른 층에 포함 된 표유 전류와 고주파 방사 전류는 다르다. 배선시 동일하게 취급 할 수 없습니다.
4. 결론
층 수의 설계 및 층의 레이아웃을 통해 PCB 보드의 전자기 호환성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 레이어 디자인은 주로 파워 레이어와 그라운드 레이어, 고주파 신호, 특수 신호 및 민감한 신호를 고려해야합니다. 레이어의 레이아웃은 주로 다양한 커플 링, 접지 및 전력선, 클럭 및 고속 신호 레이아웃, 아날로그 신호 및 디지털 정보 레이아웃의 레이아웃을 고려해야합니다.