Leiterplatte Blog - Diskussion über Leiterplattendesign und elektromagnetische Kompatibilität

Im Prozess der Hochgeschwindigkeit Leiterplatte Design, Das Design der elektromagnetischen Verträglichkeit ist ein wichtiger und schwieriger Punkt. In diesem Beitrag wird diskutiert, wie die elektromagnetischen Störungen, die durch Leitungskopplung und Strahlungskopplung verursacht werden, reduziert und die elektromagnetische Verträglichkeit unter Berücksichtigung der Aspekte Schichtdesign und Schichtlayout verbessert werden kann.. Viele Zuverlässigkeits- und Stabilitätsprobleme elektronischer Produkte werden durch das Versagen des elektromagnetischen Verträglichkeitsdesigns verursacht. Häufige Probleme sind Signalverzerrungen, übermäßiges Signalrauschen, instabiles Signal während der Arbeit, das System ist anfällig für Absturz, das System anfällig für Umwelteinflüsse ist, und die Anti-Interferenz Fähigkeit ist schlecht. Elektromagnetische Kompatibilität Design ist eine ziemlich komplexe Technologie, Vom Design bis zum Wissen über Elektromagnetik und so weiter.

Ebenenkonfiguration

Die Schichten der Leiterplatte umfassen hauptsächlich die Leistungsschicht, die Masseschicht und die Signalschicht, und die Anzahl der Schichten ist die Summe der Anzahl jeder Schicht. Im Designprozess, Der erste Schritt besteht darin, alle Quellen und Gründe zu organisieren und zu klassifizieren, sowie verschiedene Signale, und Einsatz und Auslegung auf der Grundlage der Klassifizierung. Unter normalen Umständen, Verschiedene Netzteile sollten in verschiedene Schichten unterteilt werden, und verschiedene Gründe sollten auch entsprechende Bodenebenen haben. Verschiedene Sondersignale, wie Takt-Hoch- und Frequenzsignale, müssen separat entworfen werden, und eine Masseebene muss hinzugefügt werden, um spezielle Signale abzuschirmen, um die elektromagnetische Verträglichkeit zu verbessern. Natürlich, Kosten sind auch einer der zu berücksichtigenden Faktoren. Im Designprozess, Es sollte ein Gleichgewichtspunkt zwischen der elektromagnetischen Verträglichkeit des Systems und den Kosten gefunden werden.. Die erste Überlegung bei der Auslegung der Leistungsebene ist die Art und Menge der Stromversorgung. Wenn es nur ein Netzteil gibt, Betrachten Sie eine einzelne Leistungsebene. Bei hohem Leistungsbedarf, Es können auch mehrere Leistungsschichten vorhanden sein, um Geräte unterschiedlicher Schichten mit Strom zu versorgen. Wenn mehrere Netzteile vorhanden sind, Sie können mehrere Stromversorgungsebenen entwerfen, oder Sie können verschiedene Netzteile in der gleichen Stromversorgungsschicht teilen. Die Prämisse der Segmentierung ist, dass es keine Crossover zwischen Netzteilen gibt, und wenn es Crossover gibt, mehrere Versorgungsschichten müssen ausgelegt sein. Das Design der Anzahl der Signalschichten sollte die Eigenschaften aller Signale berücksichtigen. Die Schichtung und Abschirmung von Sondersignalen sind als begrenzt anzusehen. Unter normalen Umständen, Das Design wird zuerst mit der Design-Software entworfen, und dann nach den spezifischen Details modifiziert. Sowohl Signaldichte als auch spezielle Signalintegrität müssen bei der Schichtkonstruktion berücksichtigt werden. Für besondere Informationen, Achten Sie darauf, bei Bedarf eine Bodenebene als Abschirmung zu entwerfen. Allgemein, Ein- oder beidseitige Ausführungen werden nicht empfohlen, wenn nicht rein aus Kostengründen. Obwohl einseitige und doppelseitige Platten einfach zu verarbeiten und kostengünstig sind, bei hoher Signaldichte und komplexer Signalstruktur, wie digitale Hochgeschwindigkeitsschaltungen oder analog-digitale Hybridschaltungen, da es keine spezielle Bezugsgrundschicht für einseitige Platten gibt, Die Fläche nimmt zu und die Strahlung nimmt zu. Aufgrund des Fehlens einer wirksamen Abschirmung, die Antiblockierfähigkeit des Systems wird auch reduziert. Das Layout der Leiterplatte Ebene, nach der Bestimmung der Signale und Schichten, Das Layout jeder Ebene muss auch wissenschaftlich gestaltet sein.

Das Layout-Design der mittleren Schicht des Leiterplattendesigns folgt den folgenden Prinzipien:

1) Platzieren Sie die Energieebene neben der entsprechenden Bodenebene. Der Zweck dieses Designs ist es, einen Kopplungskondensator zu bilden und mit dem Entkopplungskondensator auf der Leiterplatte zusammenzuarbeiten, um die Impedanz der Leistungsebene zu reduzieren und einen breiteren Filtereffekt zu erzielen.

2) Die Wahl der Bezugsschicht ist sehr wichtig. Theoretisch können sowohl die Leistungsschicht als auch die Grundebene als Referenzschicht verwendet werden, aber die Grundebene kann im Allgemeinen geerdet werden, so dass der Abschirmungseffekt viel besser ist als der der Energieebene. Daher wird im Allgemeinen die Grundebene als Bezugsschicht bevorzugt. Referenzebene.

3) Die Schlüsselsignale zweier benachbarter Schichten können die Partition nicht überqueren. Andernfalls wird eine große Signalschleife gebildet, die zu starker Strahlung und Kopplung führt.

4) Um die Integrität der Bodenebene aufrechtzuerhalten, können keine Spuren auf der Bodenebene gemacht werden. Wenn die Signalleitungsdichte zu groß ist, können Sie ein Routing am Rand der Leistungsebene in Betracht ziehen.

5) Die Masseschicht ist unter dem Hochgeschwindigkeitssignal, Pilotsignal, Hochfrequenzsignal und anderen Schlüsselsignalen entworfen, so dass der Weg der Signalschleife am kürzesten und die Strahlung am kleinsten ist.

6) Wie mit der Strahlung der Stromversorgung und der Störung des gesamten Systems umzugehen ist, muss im High-Speed-Schaltungsdesignprozess berücksichtigt werden. Im Allgemeinen sollte die Fläche der Energieebene kleiner als die Fläche der Bodenebene sein, so dass die Bodenebene die Stromversorgung abschirmen kann. Im Allgemeinen muss die Leistungsebene um das 2-fache der dielektrischen Dicke der Masseebene eingerückt werden. Wenn Sie die Einkerbung der Leistungsebene reduzieren möchten, ist es notwendig, die Dicke des Dielektrikums so klein wie möglich zu machen.

Allgemeine Grundsätze, die bei der Layoutgestaltung von mehrschichtigen Leiterplatten zu beachten sind:

1) Die Energieebene sollte nahe an der Bodenebene sein und unter der Bodenebene entworfen werden.

2) Die Verdrahtungsschicht sollte so ausgelegt sein, dass sie an die gesamte Metallebene angrenzt.

3) Das digitale Signal und das analoge Signal sollten ein Isolationsdesign haben. Zunächst ist es notwendig, zu vermeiden, dass das digitale Signal und das analoge Signal auf der gleichen Schicht sind. Wenn es nicht vermieden werden kann, können das analoge Signal und das digitale Signal in verschiedenen Bereichen geroutet werden, und der analoge Signalbereich und der analoge Signalbereich können durch Schlitzen und andere Methoden getrennt werden. Isolierung des digitalen Signalbereichs. Gleiches gilt für analoge und digitale Netzteile. Vor allem digitale Leistung, Strahlung ist sehr groß, muss isoliert und abgeschirmt werden.

4) Die gedruckten Linien in der mittleren Schicht bilden einen planaren Wellenleiter, und die Oberflächenschicht bildet eine Mikrostreifenlinie, und die Übertragungseigenschaften der beiden sind unterschiedlich.

5) Taktkreise und Hochfrequenzschaltungen sind die Hauptquellen für Störungen und Strahlung und müssen separat und fern von empfindlichen Schaltkreisen angeordnet werden.

6) Der Streustrom und der hochfrequente Strahlungsstrom, der in verschiedenen Schichten enthalten ist, sind unterschiedlich und können bei der Verdrahtung nicht gleich behandelt werden.

Die elektromagnetische Verträglichkeit der Leiterplatte kann durch die Anzahl der Ebenen Design und das Layout der Ebenen erheblich verbessert werden. Die Anzahl der Schichten Design berücksichtigt hauptsächlich die Leistungsschicht und Bodenschicht, Hochfrequenzsignale, Sondersignale, und empfindliche Signale. Layerlayout berücksichtigt hauptsächlich verschiedene Kopplungen, Erdungs- und Stromleitungsanordnung, Takt- und Hochgeschwindigkeitssignallayout, Analoges Signal und digitales Informationslayout.