PCB-laagontwerp en elektromagnetische compatibiliteit hebben zo'n grote relatie?

In het ontwerpproces van high-speed printplaten is het ontwerp van elektromagnetische compatibiliteit een belangrijk en moeilijk punt. Dit artikel bespreekt hoe het voortplantingspad van de koppelingsbron kan worden verminderd en de elektromagnetische interferentie veroorzaakt door de geleidingskoppeling en stralingskoppeling kan worden verminderd, en hoe de elektromagnetische compatibiliteit kan worden verbeterd vanuit de aspecten van laagontwerp en laaglay-out.

1. Inleiding

Veel betrouwbaarheid- en stabiliteitsproblemen van elektronische producten worden veroorzaakt door het ontwerp van elektromagnetische compatibiliteit. Veelvoorkomende problemen zijn onder meer signaalvervorming, overmatige signaalruis, onstabiele signalen tijdens het werk, het systeem is vatbaar voor crashes, het systeem is gevoelig voor omgevingsinterferentie en een slecht anti-interferentievermogen. Het ontwerp van elektromagnetische compatibiliteit is een vrij complexe technologie, met kennis van ontwerp tot elektromagnetica. Dit artikel bespreekt enkele empirische technieken in termen van laagontwerp en laaglay-out om elektronische ingenieurs enige referentie te geven.

2. Configuratie van lagen

De lagen van de printplaat bevatten voornamelijk een energielaag, een grondlaag en een signaallaag, en het aantal lagen is de som van het aantal van elke laag. In het ontwerpproces is de eerste stap het coördineren en classificeren van alle bronnen en gronden, en diverse signalen, en het inzetten en ontwerpen op basis van classificatie. Over het algemeen moeten verschillende voedingen in verschillende lagen worden verdeeld en moeten verschillende gronden ook overeenkomstige grondvlakken hebben. Verschillende speciale signalen, zoals hoog- en frequentiesignalen voor de klok, moeten afzonderlijk worden ontworpen en het aardvlak moet worden toegevoegd om de speciale signalen af ​​te schermen om de elektromagnetische compatibiliteit te verbeteren. Wanneer kosten ook een van de factoren zijn waarmee rekening moet worden gehouden, moet er tijdens het ontwerpproces een balans worden gevonden tussen de elektromagnetische compatibiliteit en de kosten van het systeem.

Multilayer board voedingsmodule fabrikant china

De eerste overweging bij het ontwerp van het power plane is het type en het aantal voedingen. Als er maar één voeding is, kunt u een enkele energielaag overwegen. In het geval van hoge stroomvereisten kunnen er ook meerdere vermogenslagen zijn om apparaten van verschillende lagen van stroom te voorzien. Als er meerdere voedingen zijn, kunt u overwegen om meerdere energielagen te ontwerpen of u kunt verschillende voedingen op dezelfde voedingslaag verdelen. Het uitgangspunt van verdeeldheid is dat er geen kruising is tussen voedingen. Als er een kruis is, moeten er meerdere voedingslagen worden ontworpen.

Bij het ontwerp van het aantal signaallagen moet rekening worden gehouden met de kenmerken van alle signalen. De gelaagdheid van speciale signalen en afscherming zijn zaken die op een beperkte manier moeten worden overwogen. Over het algemeen wordt de ontwerpsoftware gebruikt voor ontwerp en vervolgens aangepast volgens specifieke details. Signaaldichtheid en de integriteit van speciale signalen moeten kwesties zijn waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van lagen. Voor speciale informatie moet de grondvlaklaag indien nodig worden ontworpen als een schildlaag.

Onder normale omstandigheden, als het niet louter om kostenoverwegingen gaat, wordt het niet aanbevolen om enkele of dubbele panelen te ontwerpen. Hoewel het enkele paneel en het dubbele paneel een eenvoudige verwerking en lage kosten hebben, maar in het geval van een hoge signaaldichtheid en complexe signaalstructuur, zoals digitale circuits met hoge snelheid of analoog-naar-digitaal hybride circuits, omdat het enkele paneel geen een speciale referentiegrondlaag, de lus Het gebied neemt toe en de straling neemt toe. Door het gebrek aan effectieve afscherming wordt ook het anti-interferentievermogen van het systeem verminderd.

3. Lay-outontwerp van PCB-laag

Nadat de signalen en lagen zijn bepaald, moet de lay-out van elke laag ook wetenschappelijk worden ontworpen. Het lay-outontwerp van de middelste laag van het printplaatontwerp volgt de volgende principes:

(1) Het krachtvlak grenst aan het overeenkomstige grondvlak. Het doel van dit ontwerp is om een ​​koppelcondensator te vormen en te werken met de ontkoppelingscondensator op de printplaat om de impedantie van het vermogensvlak te verminderen en een breder filtereffect te verkrijgen.

(2) De selectie van de referentielaag is erg belangrijk. In theorie kunnen zowel de vermogenslaag als het grondvlak worden gebruikt als referentielaag, maar het grondvlak kan in het algemeen worden geaard, dus het afschermende effect is veel beter dan de vermogenslaag, dus het grondvlak heeft over het algemeen de voorkeur. Als referentievlak.

(3) De sleutelsignalen van twee aangrenzende lagen kunnen de partitie niet oversteken. Anders wordt er een grotere signaallus gevormd, wat resulteert in sterkere straling en koppeling.

(4) Om de integriteit van het grondvlak te behouden, is het niet mogelijk om op het grondvlak te rijden. Als de signaallijndichtheid te groot is, kunt u routering op de rand van de vermogenslaag overwegen.

(5) Ontwerp de grondlaag onder de sleutelsignalen zoals hogesnelheidssignalen, pilootsignalen en hoogfrequente signalen, zodat het signaalluspad het kortst is en de straling minimaal is.

(6) Tijdens het ontwerpen van circuits met hoge snelheid moet worden overwogen hoe om te gaan met de straling van de voeding en de interferentie met het hele systeem. Over het algemeen moet het gebied van het krachtvlak kleiner zijn dan het gebied van het grondvlak, zodat het grondvlak de voeding kan afschermen. Over het algemeen moet het krachtvlak tweemaal zo dik zijn als het grondvlak. Als de inkeping van de energielaag moet worden verminderd, moet de dikte van het medium zo klein mogelijk zijn.

Leveranciers van meerlagige PCB's met gouden vingers

Algemene principes die moeten worden gevolgd bij het ontwerp van lay-out van meerlagige printplaten:

(1) Het vlak van het krachtvlak moet zich dicht bij het grondvlak bevinden en onder het grondvlak zijn ontworpen.

(2) De bedradingslaag moet naast het gehele metalen vlak worden ontworpen.

(3) Het digitale signaal en het analoge signaal moeten een geïsoleerd ontwerp hebben. Allereerst moeten het digitale signaal en het analoge signaal op dezelfde laag worden vermeden. Als het niet kan worden vermeden, kunnen het analoge signaal en het digitale signaal in regio's worden gerouteerd en kan het analoge signaalgebied worden gesleufd. Geïsoleerd van digitaal signaalgebied. Hetzelfde geldt voor analoog vermogen en digitaal vermogen. Vooral de digitale voeding, de straling is erg groot, deze moet geïsoleerd en afgeschermd worden.

(4) De gedrukte lijnen in de middelste laag vormen een vlakke golfgeleider en de microstriplijn wordt gevormd in de oppervlaktelaag. De transmissiekenmerken van de twee zijn verschillend.

(5) Klokcircuits en hoogfrequente circuits zijn de belangrijkste bronnen van interferentie en straling en moeten afzonderlijk en uit de buurt van gevoelige circuits worden geplaatst.

(6) De strooistromen en hoogfrequente uitgestraalde stromen in verschillende lagen zijn verschillend. Bij bedrading kunnen ze niet gelijk worden behandeld.

4. Conclusie

Door het ontwerp van het aantal lagen en de lay-out van de lagen kan de elektromagnetische compatibiliteit van de printplaat aanzienlijk worden verbeterd. Laagontwerp moet voornamelijk rekening houden met de vermogenslaag en grondlaag, hoogfrequente signalen, speciale signalen en gevoelige signalen. De lay-out van de laag moet voornamelijk rekening houden met de lay-out van verschillende koppelingen, grond- en hoogspanningslijnen, de lay-out van de klok en hoge snelheid, het analoge signaal en de digitale informatie-layout.